纳米流体在制冷及冷却中的应用研究进展

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1、万方数据·32材料导报2012年11月第26卷专辑20纳米流体在制冷及冷却中的应用研究进展史保新，刘良德，邓晨冕(广东工业大学材料与能源学院，广州510006)摘要介绍了纳米流体的分类及制备，综述了纳米流体在导热系数、对流换热系数、粘度等热物理性能方面的研究状况。重点归纳了纳米流体在制冷和冷却方面的应用研究，如在相变蓄冷介质中添加纳米流体后提高了蓄冷效果，在微通道和微换热器内的纳米流体也表现出优良的换热性能。指出纳米流体在制冷和冷却方面具有很好的应用前景。关键词纳米流体制冷冷却ResearchProgressonApplicationsofNanofluidsonRefrigeratio

2、nandCoolingSHIBaoxin，LIULiangde，DENGChenmian(FacultyofMaterialsandEnergy，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006)AbstractTheclassificationandpreparationofnanofIuidsareintroduced．Thethermophysicalpropertiesofnanofluidssuchasthermalconductivity。convectiveheattransfercoefficientandviscositya

3、rereviewed．Thestudyofnanofluidsinrefrigerationandcoolingapplicationsarefocused，suchasthenanofuidsaddedinphasechangematerialscanimprovetheheattransfereffect．andtheheattransferareimprovedinsidemicro—tubeormicro-heattransfer．ItiSpointedoutthatthenanofluidshasagoodapplicationprospectinrefrigerationan

4、dcooling．Keywordsnanofluids，refrigeration，cooling1995年，美国Argonne国家实验室的Choi等口3提出了纳米流体的概念，即以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或非金属氧化物粒子，形成一类具有高导热系数、均匀、稳定的新型传热冷却工质。纳米流体因其突出的性能优点，受到大量研究人员的关注和研究，主要集中在其制备及结构、稳定性、流动及强化换热及在各领域的应用研究等方面。随着纳米流体的不断发展，其在化学化工、冶金、热能及材料科学等领域中已显现出广阔的应用前景。进一步深入探讨纳米流体的传热机理，具有十分重要的科学价值；纳米流体作为一种新型的

5、强化换热工质，必将发挥越来越重要的作用。本文介绍了纳米流体分类、制备及其热物理性能，重点归纳了纳米流体在制冷及冷却中的应用研究。1纳米流体的分类及制备纳米流体根据纳米颗粒的化学组成可以分为氧化物系列(A1。O。、Si0。、CuO、Ti02与水／乙二醇等)、金属系列(Al、Cu、Ag与水／油／乙二醇等)、非氧化物系列(纳米炭管、SiC与水／乙二醇等)等。根据纳米颗粒和浮液基液制备的顺序，纳米流体的制备方法主要分为“一步法”和“两步法”；按制备技术分，主要有分散法、气相蒸发法、激光消融法、真空潜弧法、一步湿化学法、前驱体转化法等[2]。由文献[3]得出，随着纳米颗粒聚集程度的增加，纳米流体的

6、换热性能降低。因此，制备稳定性好、分散性好、低团聚性持久的纳米流体是十分关键的。通过添加分散剂、调节纳米流体pH值及超声振荡等技术手段，可使制得的纳米流体的稳定性保持在几天至几个月不等，需要发展其他技术手段来提高纳米流体的稳定一liE“。2纳米流体的热物理性质自Choi等提出纳米流体概念以来，许多学者围绕纳米流体强化换热，从实验和理论等角度进行了分析，都认为添加纳米粒子能在一定程度上显著提高流体导热性能。对流换热系数是表征纳米流体热交换能力的重要参数，受纳米流体的流动情况和几何因素等影响。粘度是纳米流体实际应用特别是在微通道和微换热器中的一项关键性质。2．1导热系数纳米流体导热系数除了与

7、粒子种类、体积分数、形状有关外，还与粒子尺寸、悬浮稳定性密切相关[5]。液体导热系数测量的方法主要有着准稳态平板法、热针法、瞬态热线法等。瞬态热线法为目前测量流体导热系数最准确的方法之一。瞬态热线法分为单热线法和双热线法。毕胜山等邙3采用单热线法对TiO。／HFCl34a纳米工质的导热系数进行了研究。彭小飞等口1采用双热线法，选用金属(Cu、A1)、非金属(石墨)、金属氧化物(CuO、AI。0。)、陶瓷(AIN)纳米粒子作为分散体，