分散剂对纳米流体喷雾冷却传热特性影响的试验研究

发布时间：2021-09-12 21:01

　　混合不同浓度的3类分散剂——Tween 20,PVP,SDS,和10 nm氧化铝纳米颗粒流体作为工质,开展喷雾冷却传热特性的试验研究,分析分散剂种类和浓度对传热效果的影响。研究结果表明:分散剂能够提升纳米流体的喷雾冷却传热能力,每一种分散剂均存在最佳浓度使对应的喷雾冷却强化效果最好。分散剂Tween 20的最佳浓度为0.45×10^-5,比纳米颗粒水溶液平均换热系数提升了16.5%,分散剂PVP的最佳浓度为3×10^-4,平均换热系数提升了19.1%,SDS的最佳浓度为8×10^-4,平均换热系数提升了64.1%。3种分散剂中,SDS的传热强化效果最佳,这与其作为阴离子分散剂的分散原理有关。 

【文章来源】：流体机械. 2020,48(12)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

试验系统原理

试验中的加热装置如图2所示，用加热器加热铜柱，铜柱周围用陶瓷纤维棉做绝热处理。在靠近发热壁面纵向分别相距1,5,9 mm的截面上布置了3层T型热电偶，用来测量发热壁面附近的温度以计算其温度梯度。每一层截面上，分别在中心及距铜柱中心2,4 mm的位置上布置了3个热电偶，它们之间的夹角为120°。根据测得的温度数据，将铜柱的轴向温度梯度外推可以得到发热壁面的温度分布，然后根据傅里叶导热定律可以计算得出发热壁面的热流密度。由于发热表面的温度不易直接测量，本文将发热表面附近各层的温度外推，通过插值的方法计算出表面温度：

从传热性能上看，在不使用分散剂的情况下，纳米颗粒水溶液的传热效果比纯水更弱，这是因为纳米颗粒之间容易相互吸附形成纳米微团，颗粒吸附并沉积到加热表面上，形成热阻，降低传热效果。3种分散剂的加入对比纳米颗粒单独作用，工质传热能力明显增强，这是由于添加分散剂后，团聚效应得到了抑制，提高了流体的分散稳定性。分散剂还能降低纳米流体悬浮液的表面张力，提高润湿性和接触角[16]，这些改变对喷雾冷却的换热结果具有积极影响。从图3还可以看出，3种分散剂的强化作用存在差异，与水的传热能力相比，SDS有显著提升。2.2 分散剂浓度的影响

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3394940