纳米流体的制备及其在脉动热管中的应用

发布时间：2017-05-20 04:11

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【摘要】：纳米流体是在液体介质中按照一定比例和方式添加金属或非金属纳米粒子,而形成的新型传热工质,较其他传统液体传热工质而言有较高的导热性。将纳米流体工质应用于传热元件脉动热管中,能提高该元件的传热性能。 本文主要将碳纳米管和纳米铜粉添加于基液中,制备成均匀稳定分散的纳米流体悬浮液,测量其导热系数,分析其导热性能,并将制备的纳米流体应用于脉动热管中形成纳米流体脉动热管,分析其传热性能。本文究旨在于将纳米流体应用于传热领域,在纳米技术的应用范围上更进一步,探索纳米技术在热能工程领域的基础性问题,对高性能传热设备的研发起到一定作用。 本文主要研究内容包括： 1.采用两步法制备不同体积份额,不同基液的碳纳米管纳米流体和纳米铜粉纳米流体。改变其体积份额及PH值,利用不同超声方式对其进行不同时间超声分散,力求达到更稳定的分散效果。利用电位分析,吸光度法,透射电镜扫描等方法对悬浮液稳定性进行表征,讨论最佳分散条件,探究纳米流体的稳定性机理。结果表明,纳米流体悬浮稳定性不仅与纳米颗粒的属性和基液种类有关,与纳米颗粒间相互作用也有密不可分的关系。 2.利用瞬态热线法测量仪器对纳米流体进行导热系数的测量,测量了Cu-水纳米流体,Cu-丙酮纳米流体,CNTs-水纳米流体,CNTs-丙酮纳米流体的导热系数。通过对比不同体积分数和不同温度条件下的测量结果,分析了纳米粒子体积分数、温度、粒子属性等因素对纳米流体导热系数的影响。实验结果表明,纳米流体的导热系数与基液性质、纳米流体温度、粒子体积分数等因素有关。 3.实验研究了不同加热功率的纳米流体工质脉动热管的传热特性,分析了温度、热阻变化和脉动振荡规律。实验结果表明,体积分数0.1%的CNTs-丙酮纳米流体和体积分数0.55%的Cu-丙酮纳米流体均能不同程度地强化热管的传热性能,0.1%CNTs-丙酮纳米流体强化传热效果更好,主要体现在工作温度更低,热阻更小,启动时间更短。
【关键词】：碳纳米管 纳米铜粉 纳米流体 脉动热管
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB383.1;TK172.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 主要符号说明7-8
• 目录8-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 纳米流体的研究现状11-16
• 1.2.1 纳米流体的制备方法11-13
• 1.2.2 纳米流体的导热系数13-15
• 1.2.3 纳米流体导热系数的理论模型15-16
• 1.3 纳米流体脉动热管研究现状16-19
• 1.4 本文研究内容19-20
• 2 纳米流体制备及其稳定性分析20-35
• 2.1 实验材料及实验仪器21-23
• 2.2 纳米流体的制备与表征23-33
• 2.2.1 碳纳米管纳米流体的制备与表征24-28
• 2.2.2 纳米铜粉纳米流体的制备与表征28-32
• 2.2.3 纳米流体稳定性机理分析32-33
• 2.3 本章小结33-35
• 3 纳米流体导热性能的研究分析35-44
• 3.1 导热系数测量仪精度35
• 3.2 测量结果与分析35-43
• 3.2.1 体积分数对纳米流体导热系数的影响36-40
• 3.2.2 温度对纳米流体导热系数的影响40-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 纳米流体在脉动热管中的应用研究44-56
• 4.1 实验系统和装置44-46
• 4.2 实验步骤与内容46
• 4.3 误差分析46-47
• 4.4 实验数据计算与分析47-55
• 4.4.1 不同工质脉动热管温差比较47-49
• 4.4.2 不同工质脉动热管热阻比较49-50
• 4.4.3 脉动热管温度波动特性分析50-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 展望56-58
• 5.1 结论56
• 5.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-64

【参考文献】

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1 彭小飞;俞小莉;夏立峰;罗爱娇;;Al_2O_3纳米粉体悬浮液热物性实验研究[J];材料科学与工程学报;2007年01期

2 康尚文;魏维s

本文编号：380633