發(fā)布時(shí)間：2017-08-04 21:20

  本文關(guān)鍵詞：微量水基納米流體靜電霧化冷卻性能及機(jī)理研究

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【摘要】：微量潤(rùn)滑技術(shù)是一種將壓縮空氣與極微量的潤(rùn)滑液混合汽化后噴射到加工區(qū)進(jìn)行有效潤(rùn)滑的切削加工方法。它是一種介于干式與濕式切削之間的潤(rùn)滑技術(shù),主要應(yīng)用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造、高精密電子器件冷卻等領(lǐng)域。但由于其利用的生物和酯類(lèi)潤(rùn)滑油冷卻性能不足,且其在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)迅速增大油霧微粒濃度,故微量潤(rùn)滑技術(shù)難以滿足綠色高效切削高要求。有鑒于此,本文開(kāi)展了微量水基納米流體靜電霧化冷卻性能與機(jī)理研究,旨在為發(fā)展新一代綠色切削技術(shù)奠定基礎(chǔ)。具體工作如下:(1)以納米石墨、二硫化鉬、多壁碳納米管為顆粒,以六偏磷酸鈉、吐溫20、聚乙二醇、阿拉伯膠為分散劑,制備了水基納米流體。利用靜置沉淀法和激光粒度儀測(cè)量法研究了分散劑種類(lèi)、分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)及納米顆粒體積分?jǐn)?shù)等因素對(duì)納米流體分散穩(wěn)定性影響。發(fā)現(xiàn)了不同水基納米流體適合的分散劑種類(lèi)、分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與納米顆粒體積分?jǐn)?shù),制備出了穩(wěn)定性較好的多壁碳納米管水基納米流體,為后續(xù)的靜電霧化冷卻換熱試驗(yàn)提供冷卻介質(zhì)。(2)基于靜電霧化原理與傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論,首次研制了靜電霧化冷卻能力評(píng)價(jià)裝置。利用該裝置不僅可進(jìn)行瞬態(tài)換熱試驗(yàn)測(cè)得臨界熱流密度,而且可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)換熱試驗(yàn)測(cè)得換熱系數(shù),進(jìn)而為全面評(píng)價(jià)微量水基納米流體靜電霧化冷卻性能提供基礎(chǔ)。(3)進(jìn)行了不同噴嘴角度、電極電壓、電極間距、冷卻介質(zhì)流量、納米顆粒體積分?jǐn)?shù)等參數(shù)下微量水基納米流體靜電霧化冷卻換熱試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了上述因素對(duì)臨界熱流密度及換熱系數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)合納米流體熱物性測(cè)量結(jié)果與噴嘴到紫銅棒頂面的靜電場(chǎng)仿真結(jié)果,較為深入的分析了各因素對(duì)臨界熱流密度與換熱系數(shù)的影響,揭示了微量水基納米流體瞬、穩(wěn)態(tài)換熱機(jī)理,指出其瞬、穩(wěn)態(tài)換熱性能與納米流體沉積有關(guān),即瞬態(tài)換熱試驗(yàn)中,噴射時(shí)間短,納米顆粒在沸騰表面沉積形成多孔垢層使氣泡數(shù)量增加、生成半徑減小、脫離速度加大,從而強(qiáng)化了臨界熱流密度;穩(wěn)態(tài)換熱試驗(yàn)中,噴射時(shí)間長(zhǎng),納米顆粒在換熱表面形成厚而致密的垢層,換熱阻力增大,從而弱化了換熱系數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：靜電霧化冷卻 水基納米流體 評(píng)價(jià)裝置 臨界熱流密度 換熱系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG506.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 噴霧冷卻性能的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 水基納米流體研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 納米流體制備與穩(wěn)定性15-16
• 1.3.2 納米流體換熱特性現(xiàn)狀16-17
• 1.4 靜電霧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 水基納米流體分散穩(wěn)定性20-34
• 2.1 納米流體分散穩(wěn)定機(jī)理20-22
• 2.2 試驗(yàn)方案22-24
• 2.2.1 水基納米流體的制備22-23
• 2.2.2 納米流體分散穩(wěn)定性表征方法23-24
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析24-33
• 2.3.1 石墨水基納米流體的懸浮穩(wěn)定性24-27
• 2.3.2 二硫化鉬水基納米流體的懸浮穩(wěn)定性27-30
• 2.3.3 多壁碳納米管水基納米流體的分散穩(wěn)定性30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 靜電霧化冷卻能力評(píng)價(jià)裝置與方法34-44
• 3.1 評(píng)價(jià)裝置34-38
• 3.1.1 靜電霧化冷卻系統(tǒng)35-36
• 3.1.2 加熱系統(tǒng)36-37
• 3.1.3 溫度信號(hào)采集系統(tǒng)37-38
• 3.2 瞬態(tài)換熱試驗(yàn)38-41
• 3.2.1 試驗(yàn)方法與步驟38-39
• 3.2.2 臨界熱流密度的確定39-41
• 3.3 穩(wěn)態(tài)換熱試驗(yàn)41-43
• 3.3.1 試驗(yàn)方法與步驟42
• 3.3.2 換熱系數(shù)的確定42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 微量水基納米流體靜電霧化強(qiáng)化冷卻性能44-64
• 4.1 沸騰換熱與噴霧冷卻機(jī)理44-45
• 4.2 試驗(yàn)方案45-47
• 4.3 納米流體熱物性表征47-50
• 4.3.1 測(cè)試方法47-48
• 4.3.2 測(cè)量結(jié)果與分析48-50
• 4.4 靜電霧化冷卻的靜電場(chǎng)分析50-54
• 4.4.1 幾何模型50-51
• 4.4.2 材料屬性與激勵(lì)源51
• 4.4.3 網(wǎng)格劃分與仿真條件51-52
• 4.4.4 仿真結(jié)果分析52-54
• 4.5 瞬態(tài)換熱試驗(yàn)結(jié)果分析54-57
• 4.5.1 電極電壓對(duì)臨界熱流密度的影響56
• 4.5.2 電極間距對(duì)臨界熱流密度的影響56-57
• 4.5.3 納米流體流量對(duì)臨界熱流密度的影響57
• 4.5.4 多壁碳納米管納米流體體積分?jǐn)?shù)對(duì)臨界熱流密度的影響57
• 4.6 穩(wěn)態(tài)換熱試驗(yàn)結(jié)果分析57-62
• 4.6.1 噴嘴角度對(duì)換熱系數(shù)影響58-59
• 4.6.2 電極電壓對(duì)換熱系數(shù)的影響59-60
• 4.6.3 電極間距對(duì)換熱系數(shù)的影響60
• 4.6.4 納米流體流量對(duì)換熱系數(shù)的影響60-61
• 4.6.5 多壁碳納米管納米流體體積分?jǐn)?shù)對(duì)換熱系數(shù)的影響61-62
• 4.7 本章小結(jié)62-64
• 總結(jié)與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)成果及參與的科研項(xiàng)目70-72
• 致謝72

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