納米流體強(qiáng)化小型熱虹吸管換熱特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，熱管得到越來越多的應(yīng)用，對熱管的研究也得到人們的廣泛關(guān)注。研究人員提出各種不同的方法以提高熱管的傳熱效率，例如優(yōu)化熱管結(jié)構(gòu)，在熱管內(nèi)部加分流管、開孔抑泡管、溢流同心導(dǎo)管等，這些措施在一定程度上對熱管的傳熱效率起到很好的強(qiáng)化作用。 本文從另一個角度出發(fā)，未改變熱管結(jié)構(gòu)，而是采用一種新型傳熱冷卻工質(zhì)——納米流體作為熱管工質(zhì)，實(shí)驗(yàn)研究納米流體對小型熱虹吸管的強(qiáng)化換熱作用。本研究以一根小型兩相閉式熱虹吸管為研究對象，考察納米顆粒

2、懸浮液濃度、顆粒種類、熱管運(yùn)行壓力對熱虹吸管傳熱效率的影響。此外，還考察了采用納米顆粒懸浮液為工質(zhì)后，對熱虹吸管傳熱極限的影響。通過試驗(yàn)及計(jì)算得出各種實(shí)驗(yàn)條件下熱虹吸管蒸發(fā)段q－△T、he－q、hc－q、qmax－ω等關(guān)系曲線圖等，進(jìn)而比較納米顆粒懸浮液取代去離子水后，熱虹吸管換熱性能的優(yōu)劣。 本試驗(yàn)工質(zhì)有3 種：去離子水、CuO 納米顆粒懸浮液和碳納米管顆粒懸浮液。實(shí)驗(yàn)相關(guān)參數(shù)為：實(shí)驗(yàn)壓力有7.45 kPa，12.38 kPa

3、，19.97kPa 和大氣壓4 種，對應(yīng)的工質(zhì)飽和溫度分別為；40℃、60℃、80℃ 和100℃。工質(zhì)CuO 納米顆粒懸浮液濃度為0.1wt％、0.5wt％、1.0wt％、2.0wt％，碳納米管顆粒懸浮液為1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在采用納米顆粒懸浮液為工質(zhì)時，熱虹吸管的換熱性能有了大幅度的改善，同時熱虹吸管傳熱極限也有很大的提高。 熱虹吸管換熱性能先隨顆粒濃度的增加而增加，后

4、隨濃度的增大而下降，這說明對于熱虹吸管的換熱性能，納米顆粒懸浮液存在一個最佳濃度。在本實(shí)驗(yàn)條件下，工質(zhì)為CuO 納米顆粒懸浮液時，此最佳濃度在1.0wt％左右，碳納米管顆粒懸浮液為工質(zhì)時，最佳濃度大約為2.0wt％。熱虹吸管蒸發(fā)段臨界熱流密度隨顆粒濃度的增加而增加，隨后趨于穩(wěn)定，濃度對其影響不再明顯。熱虹吸管運(yùn)行壓力對蒸發(fā)段沸騰換熱系數(shù)有明顯影響，壓力越小，納米顆粒懸浮液對沸騰換熱特性的強(qiáng)化作用越顯著。實(shí)驗(yàn)研究表明，納米顆粒懸浮液在低壓