纳米颗粒对脉动热管传热性能影响的实验研究

发布时间：2017-09-16 08:10

  本文关键词：纳米颗粒对脉动热管传热性能影响的实验研究

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【摘要】：十八大报告提出我国要建设海洋强国,未来一定有更多的电子元器件被运用到现代化大型船舶中。由于电子元器件运行温度的升高会影响其可靠性,所以对这些电子元器件的散热成为很重要的课题。近年来脉动热管尤其是纳米流体脉动热管的出现被称为解决狭小空间高热流密度散热的有效手段之一。将纳米颗粒添加到脉动热管中已成为国际上的研究热点,但是其管内包含汽固液混合的流动和传热,使其运行规律和机理变得特别复杂。本文从实验和机理两方面展开了Si02纳米颗粒对脉动热管传热性能影响的相关研究。在实验方面,主要研究了加热功率、倾斜角度、纳米流体浓度以及纳米流体悬浮特性对脉动热管传热性能的影响；在机理方面,从SiO2纳米颗粒对脉动热管内壁表面的改性,分析了其对脉动热管传热性能产生影响的机理。通过上述工作,主要得出如下结论：(1)加热功率升高会使纳米流体脉动热管的传热性能提升。(2)纳米流体脉动热管对倾斜角有很强的依赖性；在30°至60°的范围之间,存在一个最佳倾斜角度使纳米流体脉动热管的启动性能最佳。(3)由于纳米流体的悬浮特性,静置一段时间后再启用的脉动热管的初始传热性能较差,但是经过一段时间运行之后,传热性能又会恢复到了未静置的水平。(4)SiO2纳米颗粒对脉动热管传热性能有强化作用主要是因为SiO2纳米颗粒对脉动热管蒸发段内表面进行了修饰改性,使得接触角减小(从实验初期的78.8°下降到实验后期的14.1°)、润湿性能增强,进而使得蒸发段蒸发量增加。(5)在倾斜角为0°的工况下,SiO2纳米颗粒的加入对脉动热管的传热性能起到了恶化作用。主要原因是脉动热管水平放置时,纳米流体粘度的升高(在50℃时,0.6wt%SiO2纳米流体的粘度比水的粘度增大16.63%)造成工质回流克服的阻力功增大,使得脉动热管的热量不能快速从蒸发段传递到冷凝段,从而导致脉动热管的温差和热阻增大,传热性能下降。
【关键词】：脉动热管 纳米颗粒 接触角 传热性能
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK172.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 传统热管11-13
• 1.2.1 传统热管的简介11-12
• 1.2.2 传统热管的工作原理12
• 1.2.3 传统热管的分类12-13
• 1.2.4 传统热管的应用13
• 1.3 脉动热管13-20
• 1.3.1 脉动热管的简介13-16
• 1.3.2 脉动热管的研究现状16-20
• 1.4 纳米流体脉动热管20-22
• 1.4.1 纳米流体的介绍20-21
• 1.4.2 纳米流体脉动热管21-22
• 1.5 本文研究的主要内容22-23
• 第2章 脉动热管实验台设计和实验方法23-31
• 2.1 脉动热管的参数选定23-24
• 2.2 实验装置及实验步骤24-29
• 2.2.1 测试系统实验装置介绍24-25
• 2.2.2 实验过程简介25-29
• 2.3 实验误差分析29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 纳米颗粒对脉动热管传热性能影响的实验结果31-63
• 3.1 以水为工质的脉动热管的实验结果31-38
• 3.1.1 启动特性32-35
• 3.1.2 热阻特性35-37
• 3.1.3 温差特性37-38
• 3.2 纳米流体脉动热管的实验结果38-52
• 3.2.1 以0.1wt%SiO_2纳米流体为工质的脉动热管实验结果39-44
• 3.2.2 以0.3wt%SiO_2纳米流体为工质的脉动热管实验结果44-48
• 3.2.3 以0.6wt%SiO_2纳米流体为工质的脉动热管实验结果48-52
• 3.3 对比分析52-62
• 3.3.1 加热功率对纳米流体脉动热管传热性能的影响52-54
• 3.3.2 倾斜角对纳米流体脉动热管传热性能的影响54-57
• 3.3.3 纳米流体浓度对脉动热管传热性能的影响57-59
• 3.3.4 纳米流体悬浮特性对脉动热管传热性能影响59-62
• 3.4 本章小结62-63
• 第4章 实验结果分析与讨论63-70
• 4.1 纳米颗粒对脉动热管内壁的改性63-68
• 4.1.1 接触角63-66
• 4.1.2 表面形貌66
• 4.1.3 纳米流体热物性66-68
• 4.2 机理分析68-69
• 4.2.1 纳米颗粒对脉动热管传热性能的强化作用68
• 4.2.2 纳米颗粒对脉动热管传热性能的恶化作用68-69
• 4.3 本章小结69-70
• 第5章 结论与展望70-72
• 5.1 结论70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-77
• 攻读学位期间公开发表论文77-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

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4 尹大燕;贾力;;脉动热管传热性能的实验研究[A];第七届全国工业炉学术年会论文集[C];2006年

5 王学会;韩晓红;;脉动热管的性能研究[A];浙江制冷（2013年第01期总第102期）[C];2013年

6 刘蕾;解国珍;;脉动热管运行状态与振荡温度变化关系的实验研究[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年

7 刘利华;姜守忠;李阳春;;一种新型的电子冷却技术——脉动热管冷却[A];制冷空调新技术进展——第三届制冷空调新技术研讨会论文集[C];2005年

8 徐荣吉;周晋;丛伟;任挪颖;;脉动热管传热过程分析[A];第十二届全国冷（热）水机组与热泵技术研讨会论文集[C];2005年

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本文编号：861869