本文關(guān)鍵詞：非牛頓納米流體在螺旋隔板橢圓管換熱器中的傳熱研究

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【摘要】：非牛頓流體是指不滿足牛頓黏性定律的流體,其剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間不是線性關(guān)系。在化工、食品、輕工等領(lǐng)域,常遇到非牛頓流體的傳熱問題,設(shè)計開發(fā)高效換熱器并進行強化傳熱研究具有實際意義。螺旋隔板換熱器是一種高效換熱器結(jié)構(gòu),但目前關(guān)于非牛頓流體在螺旋隔板換熱器中的傳熱研究還很少。本文以羧甲基纖維素(CMC)的水溶液作為非牛頓流體,并選取CMC質(zhì)量濃度為3%的水溶液作為基液,在基液中添加多壁碳納米管(MWCNTs)制備出質(zhì)量濃度分別為0.1wt%、0.5wt%、1.0wt%和2.0wt%的MWCNTs/CMC納米流體。通過流變特性分析發(fā)現(xiàn),MWCNTs/CMC納米流體也為非牛頓流體,并表現(xiàn)出剪切變稀的流變特性,其粘度都隨著溫度的升高而減小。比熱容和熱導(dǎo)率的測試發(fā)現(xiàn),MWCNTs/CMC非牛頓納米流體的比熱容與基液相近,但熱導(dǎo)率比基液提高了4.2%~14.6%。實驗研究了基液和0.5wt%MWCNTs/CMC非牛頓納米流體在螺旋隔板橢圓管換熱器殼程和管程的流動與傳熱性能,并進行了性能對比。實驗結(jié)果表明,對于在殼程的傳熱過程,在相同入口溫度條件下,0.5wt%MWCNTs/CMC非牛頓納米流體的傳熱系數(shù)比基液提高了4.3%~11.1%,對應(yīng)地壓降也增加了3.1%~8.6%。對于在管程的傳熱過程,在相同入口溫度條件下,0.5wt%MWCNTs/CMC非牛頓納米流體的傳熱系數(shù)比基液提高了20.8%~44.1%,對應(yīng)地壓降也增加了4.3%~9.8%�；趯嶒灁�(shù)據(jù),分別擬合了MWCNTs/CMC非牛頓納米流體在螺旋隔板橢圓管換熱器殼程和管程的努賽爾特數(shù)和歐拉數(shù)的關(guān)系式,實驗值和公式的計算值吻合良好,大部分偏差在±5%以內(nèi)。在相同入口溫度條件下,MWCNTs/CMC非牛頓納米流體在殼程的傳熱流阻比是管程的1.02~1.45倍,證明在殼程流動時能獲得更好的換熱效果。
【關(guān)鍵詞】：非牛頓流體 多壁碳納米管 螺旋隔板橢圓管換熱器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 主要符號表10-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 非牛頓流體的研究進展14-20
• 1.2.1 非牛頓納米流體流變特性及熱物性的研究14-18
• 1.2.1.1 添加金屬或者金屬氧化物納米粒子的非牛頓流體15-16
• 1.2.1.2 添加非金屬材料納米粒子的非牛頓流體16-18
• 1.2.2 非牛頓流體傳熱性能的研究進展18-20
• 1.2.2.1. 非牛頓流體的傳熱研究18-19
• 1.2.2.2. 非牛頓流體的數(shù)值模擬19-20
• 1.3 螺旋隔板換熱器的研究20-24
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容24-28
• 1.4.1 羧甲基纖維素（CMC）的物性24-25
• 1.4.2 多壁碳納米管（MWCNTs）的結(jié)構(gòu)25-26
• 1.4.3 本課題研究內(nèi)容和創(chuàng)新26-28
• 第二章 非牛頓納米流體的制備及熱物性測試分析28-45
• 2.1 非牛頓納米流體的制備及其穩(wěn)定性分析28-34
• 2.1.1 CMC水溶液的制備28-29
• 2.1.2 不同質(zhì)量濃度的CMC水溶液的穩(wěn)定性分析29-30
• 2.1.3 MWCNTs/CMC納米流體的制備30-32
• 2.1.4 不同質(zhì)量濃度的MWCNTs/CMC納米流體的穩(wěn)定性分析32-34
• 2.2 非牛頓流體的流變特性分析34-40
• 2.2.1 CMC水溶液的流變特性測試分析34-36
• 2.2.2 MWCNTs/CMC納米流體的流變特性測試分析36-40
• 2.3 非牛頓流體的比熱容測試40-41
• 2.4 非牛頓流體的熱導(dǎo)率測試41-44
• 2.5 本章小結(jié)44-45
• 第三章 傳熱實驗裝置系統(tǒng)及實驗方法45-53
• 3.1 實驗系統(tǒng)及主要器材45-49
• 3.1.1 實驗系統(tǒng)45-47
• 3.1.2 實驗設(shè)備47-49
• 3.2 實驗方法49-52
• 3.2.1 實驗前的準(zhǔn)備49-51
• 3.2.2 實驗測量步驟51-52
• 3.3 本章小結(jié)52-53
• 第四章 數(shù)據(jù)處理及誤差分析53-64
• 4.1 實驗數(shù)據(jù)處理53-57
• 4.1.1 總傳熱系數(shù)的計算53-54
• 4.1.2 非牛頓流體走殼程時的傳熱系數(shù)計算54-56
• 4.1.3 非牛頓流體走管程時的傳熱系數(shù)計算56-57
• 4.2 實驗誤差分析57-63
• 4.2.1 實驗誤差理論分析58-59
• 4.2.2 傳熱實驗誤差實際分析59-60
• 4.2.3 總傳熱系數(shù)不確定性分析60-62
• 4.2.4 冷卻水傳熱系數(shù)不確定性分析62
• 4.2.5 非牛頓流體傳熱系數(shù)不確定性分析62-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第五章 實驗結(jié)果和討論64-76
• 5.1 非牛頓流體在殼程的傳熱與流阻性能研究64-69
• 5.1.1 非牛頓流體在殼程的傳熱性能研究64-66
• 5.1.2 非牛頓流體在殼程的流阻性能研究66-67
• 5.1.3 非牛頓流體在殼程的傳熱關(guān)系式擬合67-69
• 5.2 非牛頓流體在管程的傳熱與流阻性能研究69-73
• 5.2.1 非牛頓流體在管程的傳熱性能研究69-70
• 5.2.2 非牛頓流體在管程的流阻性能研究70-71
• 5.2.3 非牛頓流體在管程的傳熱關(guān)系式擬合71-73
• 5.3 殼程和管程的傳熱性能對比73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論與展望76-78
• 參考文獻78-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果86-87
• 致謝87-88
• 附件88

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林成先，，葛紹巖;方形通道內(nèi)非牛頓流體的強化傳熱[J];工程熱物理學(xué)報;1994年03期

2 杜婷婷;杜文靜;王紅福;程林;;橢圓管連續(xù)螺旋折流板換熱器布管方式對殼側(cè)傳熱和阻力性能的影響[J];工程熱物理學(xué)報;2014年12期

3 洪歡喜;武衛(wèi)東;盛偉;劉輝;張華;;納米流體制備的研究進展[J];化工進展;2008年12期

4 劉均洪,顧培韻,潘勤敏,孫建中,潘祖仁;垂直管內(nèi)高粘假塑性流體傳熱實驗研究[J];化工學(xué)報;1993年02期

5 曹興;杜文靜;汲水;程林;;搭接方式對螺旋折流板換熱器殼程性能的影響[J];化工學(xué)報;2011年12期

6 杜文靜;王紅福;曹興;程林;;新型六分扇形螺旋折流板換熱器殼程傳熱及流動特性[J];化工學(xué)報;2013年09期

7 陽倦成;徐鴻鵬;李鳳臣;;黏彈性流體基納米流體流變學(xué)特性[J];化工學(xué)報;2014年S1期

8 陳立飛;;含碳納米管納米流體制備及其性能研究[J];上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年02期

9 張敏革;張呂鴻;姜斌;李鑫鋼;;雙螺帶-螺桿攪拌槳在不同流體中的攪拌流場特性[J];天津大學(xué)學(xué)報;2009年10期

10 劉建;張正國;高學(xué)農(nóng);王真勇;;螺旋折流板與弓型折流板強化管換熱器的傳熱性能對比[J];壓力容器;2011年03期

本文編號：987054