基于不同表面能微通道Al 2 O 3 /R141b纳米制冷剂流动沸腾传热及动态特性研究

发布时间：2020-12-04 06:28

　　微通道换热器具有重量轻、体积小以及传热效率高等优点,在新能源、电子芯片冷却等行业的应用中有较大的发展潜力。目前,纳米流体已经成为沸腾传热研究领域中的热点,但在不同表面能微通道内流动沸腾的研究较少,强化传热机理仍未得到统一的结论,有待更深入的研究。本文在不同表面能的微通道内,以Al₂O₃/R141b纳米制冷剂为实验工质,探究了在不同热流密度和质量流率作用下微通道流动沸腾稳态传热特性以及微通道换热器在阶跃信号作用下的动态特性。本文就表面能对微通道内流动沸腾传热特性的影响进行了实验研究。结果表明,相比于表面能为3.32mN·m-1的微通道,表面能为35.61m N·m-1和20.18mN·m-1的微通道饱和沸腾区平均传热系数分别提高了21.09%和12.42%。原因是表面能较高的微通道壁面具有更好的润湿性和更高的活化核心密度,使得微通道内气泡的形成和脱离更为迅速。基于高表面能微通道的实验条件,使用不同浓度Al₂O₃/R141b纳米制冷剂对流动沸腾传热进行了研究。结果表明,在相同工况下,相比于纯制冷剂,使用... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 基于不同表面能微通道的沸腾传热特性研究成果
        1.2.1 表面能的定义
        1.2.2 表面能的表征方法
        1.2.3 表面能对微通道内沸腾传热影响的研究进展
    1.3 微通道内纳米流体强化传热研究进展及成果
        1.3.1 微通道内纳米流体流动沸腾传热的研究成果
        1.3.2 微通道内纳米制冷剂沸腾传热的研究进展
    1.4 微通道换热器动态特性的研究进展和成果
    1.5 主要研究内容
    1.6 本章小结
第二章 微通道流动沸腾实验装置与实验流程
    2.1 实验系统平台
        2.1.1 实验系统
        2.1.2 实验系统主要设备
    2.2 实验段设计
        2.2.1 实验段结构
        2.2.2 微通道尺寸及制备方法
    2.3 实验工质及配置方法
        2.3.1 实验工质的选择
2O₃/R141b纳米制冷剂的制备方法">        2.3.2 Al₂O₃/R141b纳米制冷剂的制备方法
        2.3.3 纳米制冷剂物性参数计算
    2.4 实验方法
        2.4.1 实验前准备
        2.4.2 实验步骤
    2.5 本章小结
第三章 基于不同表面能微通道内R141b沸腾传热研究
    3.1 数据处理
    3.2 热平衡计算
    3.3 误差分析
    3.4 微通道壁面表面能的表征
    3.5 基于不同表面能微通道内流动沸腾传热特性
        3.5.1 纯制冷剂R141b在微通道内流动沸腾传热特性
        3.5.2 表面能对微通道沸腾传热的影响
    3.6 本章小结
2O₃/R141b强化传热研究">第四章 高表面能微通道内Al₂O₃/R141b强化传热研究
    4.1 在高表面能微通道内纳米制冷剂的沸腾曲线
    4.2 纳米颗粒浓度对流动沸腾传热的影响
        4.2.1 最佳纳米颗粒浓度
        4.2.2 纳米颗粒强化传热的机理分析
    4.3 传热系数经验关联式的研究
        4.3.1 与国际热门传热系数经验关联式的对比
        4.3.2 建立符合本实验条件的传热系数经验关联式
    4.4 本章小结
第五章 微通道换热器动态特性研究
    5.1 被控对象的动态特性
        5.1.1 被控对象的动态特性参数
        5.1.2 动态响应过程传递函数的建立及求解方法
        5.1.3 系统的状态空间表达式
        5.1.4 系统的能控性、可观性以及稳定性
    5.2 工质流量阶跃变化后微通道换热器系统动态特性研究
        5.2.1 微通道出口处流体工质温度动态响应情况
        5.2.2 微通道内第5测点处壁温动态响应情况
        5.2.3 微通道内饱和沸腾区平均传热系数动态特性
    5.3 冷凝水流量阶跃变化后微通道换热器系统动态特性研究
        5.3.1 微通道出口处流体工质温度动态响应情况
        5.3.2 微通道内第5测点处壁温动态响应情况
        5.3.3 微通道内饱和沸腾区平均传热系数动态特性
    5.4 加热功率阶跃变化后微通道换热器系统动态特性研究
        5.4.1 微通道出口处流体工质温度动态响应情况
        5.4.2 微通道内第5测点处壁温动态响应情况
        5.4.3 微通道内饱和沸腾区平均传热系数动态特性
    5.5 本章小结
结论与展望
    本文研究结论
    本文研究特色与创新点
    建议和展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形微通道内制冷剂流动沸腾传热特性及可视化研究[J]. 邓聪,罗小平,冯振飞,张瑞达.  制冷学报. 2015(06)
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[5]润湿性表征体系及液固界面张力计算的新方法(Ⅰ)[J]. 朱定一,戴品强,罗晓斌,张远超.  科学技术与工程. 2007(13)
[6]润湿性表征体系及液固界面张力计算的新方法(Ⅱ)[J]. 朱定一,张远超,戴品强,罗晓斌.  科学技术与工程. 2007(13)
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博士论文
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硕士论文
[1]Al2O3-R141b纳米制冷剂在低表面能微通道内阻力及波动特性研究[D]. 刘波.华南理工大学 2015
[2]基于表面能特性分析的微通道沸腾传热及其动态响应特性研究[D]. 涂华营.华南理工大学 2015
[3]制冷系统中微通道流动沸腾传热特性研究[D]. 张瑞达.华南理工大学 2014
[4]微槽道饱和沸腾CHF特性及可视化研究[D]. 王维.华南理工大学 2012
[5]固体聚合物表面接触角的测量及表面能研究[D]. 陈晓磊.中南大学 2012
[6]金属基体上低表面能表面的制备研究[D]. 胡红雨.大连理工大学 2008



本文编号：2897157