表面活性剂对水基纳米流体湍流流动和传热性能的影响

采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,制备悬浮稳定的水基二氧化硅纳米流体,对水基二氧化硅纳米流体在圆管内的湍流流动和传热性能进行试验研究。结果表明：水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合性能随着聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅质量比的增大呈现先增大后减小的变化趋势,聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅的质量比为1∶1的流体的强化传热综合性能最好;固定聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅的质量比为1∶1,水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合性能随着二氧化硅纳米颗粒添加量的增加而增强,与纯水相比,二氧化硅纳米颗粒质量分数为6.0%的水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合评价因子提高约46%,流动传热综合性能显著改善。     

混合基纳米流体在汽车散热器中的稳定性及传热特性

摘 要 使用SiO2和MWCNT纳米颗粒,在80%：20%的水/乙二醇基液中制备纳米流体,分别研究超声波振荡时间、分散剂对纳米流体稳定性的影响,结果表明：最佳振荡时间为1 h;十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）的最佳添加量为质量分数0.05%,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的最佳添加量为0.1%;在最佳添加量下,CTAC的分散效果优于SDBS;在同一分散剂下,MWCNT-水/乙二醇混合基纳米流体的稳定性优于SiO2-水/乙二醇混合基纳米流体。研究不同浓度的纳米流体在不同流速、温度下的传热特性进行分析。结果表明,与基液相比,纳米流体的传热速率有了明显的提高;与纳米流体的传热速率增加相比,纳米流体浓度对压降和有效泵功的不利影响可以忽略不计。     

减阻流体添加碳纳米管后的流动换热特性

提出了一种新型纳米流体的的概念,该纳米流体既有减阻流体的减阻特性,又因为添加了碳纳米管(CNT)而具有很好的的强化换热特性.探索合适的配比组分和配制工艺,试制了带有减阻特性的水基碳纳米管纳米流体(悬浮液),测定了其热物理和流变特性.试验表明,液温对减阻特性和换热特性都有强烈影响;添加CNT前后的减阻流体的减阻性能基本不变,但传热性能明显提高;使用带有减阻特性的纳米流体能够提高强制对流的综合换热特性或进一步提高纳米流体的强化传热特性.     

正弦型波纹管强化传热机制的数值分析

基于Fluent软件建立了正弦型波纹管内流体的数值分析模型,研究了湍流状态下管内流体的流动与传热特性,分析了波纹管不同结构参数及流体进口速度对管内强化传热性能的影响规律。研究表明:当雷诺数Re相同时,正弦型波纹管内流体的平均努赛尔数Nu是其当量直径光管的1.65~2.67倍,且当Re约为28 000时,传热效果最佳;波高、波长对波纹管强化传热均有较大影响,在高雷诺数条件下,经过结构优化的波纹管能使回流区与主流区交界处形成不稳定的剪切层,此时传热效果达到最优。     

超临界流体传热特性研究综述

 超临界状态下流体状态介于液态和气态之间,其扩散性更接近气体,密度依然为液体量级,这种特殊的性质导致超临界压力下流体流动换热特性与亚临界压力下有很大不同.本文以超临界压力条件下水、二氧化碳和碳氢燃料为研究对象,综合分析了超临界流体在管内的换热规律,系统总结了浮升力、热流密度、质量流速、压力、进口温度、流道形状等因素对流动换热特性的影响.其中,浮升力、热流密度和质量流速影响作用较大,在较高热流密度条件下,浮升力会导致传热恶化发生;在较低热流密度下,流体临界点附近会发生传热强化;质量流速增加能够使管内换热效果显著增强.传热强化和传热恶化现象的发生与临界点附近流体物性的剧烈变化密切相关.     

管壳式换热器热-磁-流耦合强化换热数值分析

采用Fe₃O₄/水磁性纳米流体和磁场改善管壳式换热器壳程的对流换热性能。通过三维数值模拟，分析了磁性纳米流体体积分数、流率和磁感应强度对管壳式换热器对流换热性能的影响。结果表明，换热器的传热率和强化效应会因为纳米粒子的导热系数和布朗运动而得到提高，但当体积分数大于1%时，提升幅度会逐渐减小并且效能评价系数会降低。相比其他性能强化技术，磁场对磁性纳米流体的作用可以使换热器在压降增加不大的情况下显著提高换热性能；与没有施加磁性纳米流体和磁场的情况相比，磁场下加入了Fe₃O₄/水磁性纳米流体的管壳式换热器的传热率提升最高可达68.2%，而压降只增加了13.8%，与施加了磁性纳米流体而没有施加磁场的情况相比，其传热率的提升最高可达46.7%，而压降只增加了1.96%。磁性纳米粒子本身具有的高导热性质和其布朗运动效应以及磁性纳米流体在垂直均匀磁场的作用下带动壳程流体形成的由内向外的旋流，加剧了对热边界层的扰动和冷热流体的混合，是对流换热性能增强的主要原因，且磁感应强度越大，流体流率越低，磁场对流体综合传热性能...     

磁性液体奇异的传热特性

磁性液体相比于传统的传热流体来说具有较高的导热性能和传热性能,其流动和传热过程还可以通过磁场控制,因此,磁性液体为强化传热带来了新的机遇,众多研究学者对磁性液体的传热特性进行了研究.通过对近年来有关磁性液体传热特性方面的研究进行整理和分析,总结了磁性液体导热系数和对流传热的实验研究方法,得到了不同的磁性颗粒参数、温度和磁场等因素对磁性液体传热特性的影响;详细阐述了磁性液体在有无磁场下导热系数的研究结果,并对影响导热系数的机理进行了归纳;阐述了磁性液体的对流传热在实验和数值研究方面的进展;指出了磁性液体在传热特性研究方面的进一步工作方向,并对磁性液体在强化传热和传热设备中的应用进行了展望.     

缸盖鼻梁区氧化铝纳米流体沸腾换热数值模拟

利用数值模拟软件CFX建立氧化铝纳米流体沸腾换热模拟简化模型,研究氧化铝纳米流体作为冷却液以改善缸盖鼻梁区换热效果问题;选取粒径为20、40、60 nm流体,每种流体设置质量分数为3%、5%、10%和20%等4组实验,外加纯基液进行对比,共13种纳米流体,研究其在简化模型中的冷却效果,分析火力面侧的气泡分布和热流密度,同时探讨传热强化的原因以及粒径和质量分数对传热的影响。模拟结果表明,氧化铝纳米流体均能够强化该区域的沸腾换热,纳米颗粒与基液的对流换热以及纳米颗粒与壁面的接触换热均使传热得到强化,且粒径和质量分数越大,强化传热效果越好。     

波纹管内的流动与传热强化研究

通过数值模拟和实验验证考查了流体在波纹管内的流动与传热情况,研究了不同的流体雷诺数、波形及管径大小对波纹管强化传热性能的影响,探讨了其强化传热机理。研究发现,在湍流范围内,波纹管的强化传热倍数达到相同条件下直管的1.78~3.10倍,且最佳强化效果出现在Re=10000附近;文中拟合出的考虑波形影响的波纹管内传热准则方程,对波纹管的工程设计和应用具有一定的指导意义。     

振动平板的传热性能实验

通风热回收技术利用排风处理新风,能够有效解决改善室内空气品质和实现节能的矛盾.为此,实验研究了流体低速错流流过振动平板的传热特性,定量考察了在不同的冷热流体流量和温差下平板振幅、频率对传热的影响.结果表明,换热板的振动能有效改善传热.与平板不振动相比,换热效率随着冷热流体进口温差的增加变化趋于平缓;与频率相比,振幅对传热的影响较大,换热效率最大增加了18.1%.研究成果可为流体诱导振动在建筑中排风余热回收的有效利用提供借鉴.     

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾机理

研究了添加不同性质、不同体积浓度的纳米颗粒后对液体池内泡状沸腾换热的影响和相应的物理机制,并对3种不同体积浓度的Fe及A l2O3纳米流体进行了池内沸腾的实验研究.分析表明:纳米颗粒的加入,将增加液体的有效导热系数和粘度,降低基液的表面张力;另一方面,由于部分纳米颗粒会在加热表面形成沉积,改变了加热表面活化凹坑的尺度及分布,从而对成核和气泡成长过程产生影响.因此,纳米流体池内泡状沸腾传热强化与否,是多种因素综合作用的结果.实验结果证实了上述分析.根据“对流汽化”模型给出了去离子水与体积分数为2?纳米流体沸腾换热关系式,与实验值符合较好.     

水基碳纳米管悬浮液强制对流换热特性

对水基碳纳米管(CNT)悬浮液在内径1.02 mm水平不锈钢管内的强制对流换热和流动阻力特性进行研究,考察了CNT质量分数和悬浮液温度对悬浮液强化传热和对流换热特性的影响.结果表明:CNT/水悬浮液的流动阻力特性呈现出与水相似的特性,具有常规流体的流动特性;与水相比,CNT/水悬浮液显示出较好的强化换热特性,且CNT/水悬浮液温度越高,其传热强化效果越明显;当CNT/水悬浮液温度较高时,其在对流传热中呈现出明显的纳米效应,而在常温时依然显示出常规流体的传热特性.     

水基磁性流体水平加热棒下的池沸腾传热实验研究

研究了磁性微粒浓度、外加磁场对水基磁性流体在水平加热棒加热情况下的沸腾传热影响．实验结果显示，磁性微粒浓度、外加磁场对磁性流体的沸腾换热有很大影响．高浓度的磁粒浓度使磁性流体沸腾换热恶化，对于中低浓度的磁性流体，存在一个最优的磁粒浓度，在该浓度下沸腾传热的强化效果最显，施加磁场时该结论仍然成立．施加磁场使磁性流体的沸腾传热强化．     

纳米流体流动与传热过程的LBM并行计算

建立了描述纳米流体流动与传热过程的格子-Boltzmann模型,针对格子-Boltzmann方法（LBM）高度并行性的特点,用消息传递机制实现了平板间纳米流体流动与传热过程的LBM并行计算,分析了处理器数目与区域分解模式对计算效率的影响。结果表明,纳米粒子的微运动强化了流体与壁面以及流体内部的换热过程,LBM并行计算方法应用于纳米流体流动传热计算能够提高计算效率。     

变截面微小通道的传热特性

为研究变截面微小通道的流动和传热特性,设计了9种不同微小尺度的变截面通道。采用实验研究的方法,得出了流体在变截面微小通道中的传热特性以及与常规尺度通道的差异,分别比较了通道的进出口宽度比、高宽比对变截面、微小尺度通道传热特性的影响,根据实验结果得到了描述水在变截面微小通道中的流动及传热特性的无量纲关联式。     

EHD强化传热机理分析

通过综合国际上电水动力学ＥＨＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ）强化传热的最新研究成果，分析了在电场力作用下流体所受到的各种力及其对单相对流传热、沸腾传热和凝结传热的影响，给出了ＥＨＤ强化传热的基本方程，并对几个重要的影响因素进行了讨论，指出了ＥＨＤ强化传热的复杂性和研究方向．     

蒸汽冷却厚壁通道传热性能的耦合传热研究

基于厚壁带肋通道蒸汽冷却实验数据,发展了含有内热源项的耦合传热计算方法,研究了雷诺数、热流密度和湍流度对厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性的影响,同时对比了耦合传热方法和只计算流体域方法之间的差异,并在此基础上对努塞尔数与雷诺数、热流密度和湍流度之间进行数值拟合,得到了厚壁带肋通道的传热关联式。研究结果表明:含有内热源项的耦合传热计算模型可以准确地模拟厚壁带肋通道内蒸汽的流动与传热特性,只计算流体域模型对传热系数的预测较耦合传热模型低10%;热流密度对厚壁带肋通道蒸汽摩擦和传热特性的影响较小,高热流密度使得壁面传热效果变差;雷诺数从10 000~90 000变化时,平均传热系数和综合传热因子分别提高了76%和63%,而湍流度从3%~15%变化时,平均传热系数提高了大约24%,综合传热因子提高了19.8%。该研究可为未来重型燃机叶片冷却结构设计提供参考。     

空气横向掠过花瓣状翅片管传热强化性能研究

本文报道空气横向掠过花瓣状翅片管的传热强化实验研究结果，分析比较了七种花瓣状翅片管的传热强化机理与性能，给出了包括翅片参数在内的传热准数与流体阻力系数关联式，找出了较佳翅片参数范围。本文还比较了花瓣状翅片管与波纹状高翅片管的传热强化性能，比较结果表明，花瓣状翅片管在节省空气换热器管材消耗方面明显优于波纹状高翅片管。     

颗粒球形度对平行斜板混合纳米流体对流影响

以均匀热流引起的混合纳米流体在两平行斜板间的混合对流为研究对象,可以解析求解其速度场和温度场。纳米颗粒球形度和体积分数,以及摩擦系数和努塞尔数是影响混合纳米流体流动问题的重要因素,深入研究很有必要。计算表明,混合纳米流体可以显著提高传热性能,纳米颗粒球形度对混合纳米流体的流动影响显著,球形接触面积最大而具有最佳的传热性能。纳米颗粒的数量对改变传热特性至关重要,但当纳米流体达到饱和时,影响就可以忽略不计。     

水和水基磁性流体池沸腾传热的对比实验研究

对水和水基磁性流体进行了池沸腾传热的对比实验研究，以此来确定水基磁性流体的沸腾传热效果．实验结果显示，相同热流密度时，水基磁性流体的沸腾换热系数要比水至少增强2倍，且随热流密度的增加，其强化沸腾换热的能力增大．施加磁场后进一步强化磁性流体增强沸腾传热的效果，增强倍数可超过5倍。