本文選題：石墨懸浮液　切入點：導(dǎo)熱系數(shù)　出處：《華中科技大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著科技的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的換熱方法已經(jīng)無法滿足能源消耗的日益增加。雖然增加換熱面積,添加各種擾流元件等能夠提高換熱量,但是往往增加了換熱器的重量,體積和泵功。尤其對一些電子元器件等微小設(shè)備,需要嚴格地控制元器件的溫度,為此對換熱提出了嚴峻的考驗。為了獲得體積小,傳熱性能高,重量輕的換熱器,必須從工質(zhì)本身出發(fā),提高冷卻介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)。傳統(tǒng)的換熱工質(zhì),如水,乙二醇,機油等已經(jīng)無法滿足一些重要場合下的傳熱要求。傳統(tǒng)換熱工質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)較低往往嚴重阻礙了高效傳熱的發(fā)展。1995年Choi最早提出納米流體的概念。所謂納米流體,就是將納米級的固體顆粒分散到水,乙二醇等基液中,并且使得顆粒在納米流體中穩(wěn)定的存在。由于固體顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)較高,這樣的納米流體往往具有高導(dǎo)熱系數(shù)的特點,能夠滿足眾多換熱場合。 然而由于懸浮液的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測試導(dǎo)熱系數(shù)方法眾多等,尤其納米流體的不同制備方法往往導(dǎo)致不同結(jié)構(gòu)的納米流體,為此很多實驗室報道的數(shù)據(jù)不能夠被其他實驗室所復(fù)現(xiàn),甚至出現(xiàn)相反的結(jié)論,實驗結(jié)果不統(tǒng)一。不同的實驗室根據(jù)自己的實驗結(jié)果提出了不同的實驗關(guān)聯(lián)式和不同的導(dǎo)熱機制,目前仍然沒有一個普遍被接受的熱傳輸機制。目前大多的研究都圍繞納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)。對于換熱設(shè)備中,納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的提升所帶來的換熱增強,往往是以納米流體粘度的增加所引起更高的泵功為代價的。當前懸浮液的粘度的研究往往只是給出了現(xiàn)象的表述和結(jié)果的表征,對于納米流體粘度變化的機制顯得匱乏。 根據(jù)當前面臨的一些問題,通過實驗的方法分別研究了石墨懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)與粘度的特性。主要內(nèi)容有： 1)石墨懸浮液的制備：通過表面氧化,微波膨脹,超聲處理等方法,制備了性能穩(wěn)定的石墨懸浮液。 2)石墨懸浮液導(dǎo)熱系數(shù)的測量：通過瞬態(tài)熱線法對懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)進行測量。通過添加基液稀釋的辦法,獲得懸浮液的不同體積分數(shù),并針對不同超聲時間的懸浮液進行分別測量。通過對石墨懸浮液在不同溫度下進行導(dǎo)熱系數(shù)的測量,再次分析和比較布朗運動和團聚體對懸浮液導(dǎo)熱系數(shù)的影響。 3)熱流“逾滲”現(xiàn)象的分析：通過分析阻抗的測量結(jié)果,對懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)在“逾滲”點前后出現(xiàn)斜率的異常變化,提出了機理上的分析。 4)石墨懸浮液粘度的測量：采用圓錐-平板法,AR-G2粘度計對懸浮液的粘度進行測量。通過實驗數(shù)據(jù)的分析,從顆粒在剪切力作用下重新排布的角度分析了懸浮液出現(xiàn)“剪切薄”的變化規(guī)律。 5)溫度對懸浮液的粘度的影響：通過控制AR-G2粘度計的底板溫度獲得了不同的溫度下,懸浮液粘度的變化規(guī)律。根據(jù)不同的溫度,不同的剪切率下,懸浮液的粘度呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律,從布朗運動,顆粒的線性排布,和能量變化的角度分析實驗結(jié)果。通過Stokesian Dynamic模型對實驗進行分析,從而進一步探究粘度的變化機理。 從懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度系數(shù)入手,探究了懸浮液在靜止狀態(tài)和動態(tài)流動中的導(dǎo)熱和阻力上的性能,為設(shè)計具有高導(dǎo)熱系數(shù),低粘度系數(shù)的穩(wěn)定懸浮液提供了理論依據(jù),從而進一步地實現(xiàn)體積小,傳熱性能高,重量輕的換熱器,以滿足工業(yè)各個領(lǐng)域的需求。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11

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本文編號：1640724