zno纳米流体传热特性实验研究

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1、硕士学位论文ZnO纳米流体传热特性实验研究EXPERIMENTALINVESTIGATIONONHEATTRANSFERCHARACTERISTICSOFZnONANOFLUIDS李浩然哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TK124学校代码：10213UDC：536.4密级：公开工学硕士学位论文ZnO纳米流体传热特性实验研究硕士研究生：李浩然导师：王丽副教授申请学位：工学硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK124UDC:536.4Disse

2、rtationfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTALINVESTIGATIONONHEATTRANSFERCHARACTERISTICSOFZnONANOFLUIDSCandidate：LiHaoranSupervisor：Assoc.Prof.WangLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScience&EngineeringDateof

3、Defence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要纳米流体因其优良的传热特性而具有很大的潜在使用价值和商业竞争力，为了分析其换热性能，寻求换热能力良好的纳米流体，国内外学者分别对水基纳米流体和乙二醇基纳米流体的换热性能进行了大量的实验研究和数值模拟研究，纳米流体的强化换热机理也得到了很大的发展。然而，这两类纳米流体因其不够理想的物性而受到很大的限制，尤其是受到导热性能、防冻性能和粘性的影响。另外，在纳米流体的传热研

4、究中多以CuO、Al2O3、TiO2等金属氧化物为添加物，因此，此类纳米流体已得到广泛的研究，然而很少有文献报道ZnO纳米流体的传热特性研究结果。因此，本文以乙二醇水溶液为研究对象，对乙二醇（EthyleneGlycol，简称：EG）/去离子水（DeionizedWater，简称：DW）基ZnO纳米流体进行了系统的实验研究，分析了该纳米流体的输运特性（导热系数和粘度）、自然对流特性和沸腾换热特性。以聚乙烯吡咯烷酮（PolyvinylPyrrolidone，简称：PVP）为分散剂制备了稳定的ZnO纳米流体，然后进行了该纳米流体的输运性质测量。实验

5、结果指出PVP和ZnO纳米颗粒添加的最佳质量浓度分别为2.12%和5.25%，ZnO-EG/DW纳米流体以其良好的热传导性能、较小的流动阻力、良好的防冻性能等优点而作为自然对流和沸腾换热实验研究的工质。配制了不同乙二醇水溶液浓度的ZnO颗粒质量浓度为5.25%的ZnO-EG/DW纳米流体，测量了不同加热功率下该纳米流体的换热温差，通过计算结果分析了纳米流体的对流换热效果。结果表明，随着EG浓度的增加，传热能力降低，同时，自然对流系数h、努赛尔特数Nu以及瑞利数Ra均随加热功率的增加而增加，实验范围内ZnO纳米颗粒的存在弱化了EG/DW的自然对流

6、能力。最后，搭建了沸腾换热平台，研究乙二醇水溶液浓度和纳米颗粒浓度对ZnO纳米流体的沸腾换热特性的影响。结果表明：对于质量分数为5.25%的ZnO-EG/DW纳米流体，随着基液中EG浓度的增加（DW的减少），热流密度减小。只有ZnO纳米颗粒的质量浓度＜~7.25%时，纳米流体才具有强化沸腾换热的能力，进一步增加纳米颗粒浓度削弱了沸腾换热能力。关键词：ZnO纳米流体；输运特性；自然对流；沸腾换热；实验研究I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNanofluidshavegreatvaluesinpracticabilityandbusi

7、nesscompetitivenessasitsgoodheattransfercharacteristics.Toanalyzetheheattransferperformanceandfindoutananofluidwithbetterheattransfercapability,agroupofinternationalanddomesticacademicsbothexperimentallyandnumericallyresearchedtheheattransferpropertiesofethyleneglycoland/orw

8、aterbasednanofluids,andtherehasbeenagreatimprovementinthemechanismofheattra