碳纳米管纳米流体传热特性实验研究

发布时间：2018-04-09 19:49

  本文选题：CNTs纳米流体　切入点：热物性　出处：《青岛科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：碳纳米管(CNTs)纳米流体是指按一定的方式及比例,将CNTs分散到不同基液里制备的一类在一定时间内能稳定分散的新型传热工质。由于CNTs优良的导热性能,CNTs纳米流体在诸多领域,如能源、电力、化工等,应用前景广阔。本文从CNTs纳米流体的制备、稳定性、分散性、热物性(热导率和粘度)以及管内对流换热等几个方面,研究了CNTs纳米流体强化传热特性,为其研究和应用奠定了基础。通过添加表面活性剂阿拉伯胶(GA),采用两步法制备不同质量浓度CNTs/水、CNTs/乙二醇水溶液、CNTs/溴化锂水溶液、Fe3O4-CNTs/水磁性纳米流体,得到了分散良好且能稳定存在的CNTs纳米流体。同时分析了CNTs纳米流体的分散稳定机理,研究发现,其不但与CNTs的质量浓度、基液的性质有关,还与表面活性剂阿拉伯胶的用量有密切的关系。测量了不同质量浓度的CNTs/水、CNTs/乙二醇水溶液、CNTs/溴化锂水溶液纳米流体的热导率及其粘度。结果表明,CNTs的加入改善了不同基液的热导率但对粘度的影响并不相同,其中在CNTs(管径10-20nm、管长5μmm)长径比最大时,不同基液的CNTs纳米流体的热导率均提高了8%以上。CNTs的长径比、直线度、质量浓度、不同基液的性质都是影响其热物性的因素。并从布朗运动、热辐射、颗粒的分散性等方面,分析了CNTs增强纳米流体导热性能的机理。将Fe304包覆在CNTs上,添加表面活性剂阿拉伯胶制备出在强磁场中能够稳定存在的磁性纳米流体,研究在强磁场下基液热导率随质量浓度、作用时间及磁场方向的变化规律。结果表明,随磁场强度的增加,Fe3O4-CNTs颗粒成链和CNTs定向对Fe3O4-CNTs磁流体热导率增加先后起主导作用,在200mT时,Fe3O4-CNTs质量浓度为0.4g/L的磁流体热导率增大了9.73%；由于CNTs的各向异性,在一定磁场方向下,Fe3O4-CNTs形成的导热网链使磁性纳米流体热导率显著增加；Fe304包覆在CNTs上由于CNTs具有较大的长径比,能够有效的降低Fe3O4-CNTs在磁场中链的长度以及成链速度,进一步改善了基液的热导率。测试了不同质量浓度的水基CNTs纳米流体在Re=5600-7000范围内的对流换热系数(h)。结果表明,CNTs的加入增大了水的管内h,改善了其传热特性。同时,CNTs的质量浓度、流速和入口温度是其强化对流换热特性的重要因素。在流速为160L/h,入口温度为32.5℃时,CNTs质量浓度为1.2g/L的纳米流体对流换热系数增大了14.35%。
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【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;TQ127.11

【参考文献】

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1 梁中丽;周艳;李庆领;;石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2010年05期

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本文编号：1727883