碳納米管制冷劑沸騰與凝結傳熱特性的研究.pdf

1、為了滿足工業(yè)高效傳熱設備的需要,近幾十年來科研人員提出了多種強化傳熱技術,大多集中在換熱器優(yōu)化結構的研究方面。隨著納米技術的飛速發(fā)展,納米流體成為強化傳熱技術新的研究方向。本課題通過實驗方法研究了納米制冷劑的管內(nèi)沸騰與凝結過程宏觀傳熱特性,探索納米制冷劑的工程應用價值。
　　 選擇以碳納米管為納米材料及以R141b為基液制冷劑,采用“兩步法”配備超聲波振蕩制備了納米制冷劑1,并用沉降、分光光度計等實驗來考察不同種類的納米制冷劑的

2、分散穩(wěn)定性,最終選取了實驗中穩(wěn)定性最好的制備方法,并為后期納米制冷劑的管內(nèi)沸騰與凝結傳熱特性實驗研究做了基礎工作。
　　 設計并建立了管內(nèi)沸騰與凝結傳熱實驗測試綜合平臺,并將配制0.1g/L的MWCNTs/R141b納米制冷劑在內(nèi)徑為8.12mm的水平光滑圓管內(nèi)進行沸騰及凝結傳熱實驗。沸騰實驗時,光管采用電加熱絲進行恒熱流密度加熱,實驗測試范圍為:(1)質量流速為95.7～382.9kg/(m2.s):(2)熱流密度為5 kW/

3、m2～20kW/m2:(3)入口干度為0.1～0.8；凝結實驗,實驗管采用水冷恒熱流密度進行冷卻,實驗測試范圍為:(1)質量流速為95.7～287.2kg/(m2.s)；(2)熱流密度為15kW/m2:(3)平均干度為0.2～0.8?？疾炝速|量流速、干度及熱流密度等因素對納米制冷劑管內(nèi)沸騰及凝結傳熱的影響。
　　 沸騰實驗結果表明:在低質量流速下(95.7kg/(m2.s))納米制冷劑能夠強化管內(nèi)沸騰傳熱,隨著流量及平均干度增加

4、,納米制冷劑強化傳熱的效果將會變小,甚至引起傳熱惡化。凝結實驗結果表明:納米制冷劑能夠強化管內(nèi)凝結傳熱系數(shù),但是隨著干度及質量流速的增加,強化效果也逐漸變小。納米顆粒加入對強化沸騰傳熱的效果小于凝結傳熱效果。
　　 值得一提的是,本文在設計實驗臺時,提出了一種新的硅橡膠發(fā)熱線制做工藝的方法,該工藝能夠極大的提高熱流密度承載能力,并用實驗驗證了該工藝的可行性,研究結果表明新發(fā)熱線與原發(fā)熱線在相同的溫升情況下進行熱流密度比較,前者是