纳米流体换热特性实验研究

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1、纳米流体换热特性实验研究摘要：为了研究纳米流体的换热特性，依据纳米流体换热理论，研制了纳米流体换热特性实验台，介绍了该实验台的设计方案和主要构成。对实验台的准确性进行了实验验证，并进行了纳米流体的换热特性测定的实验。绘制了实验结果的图表，进行了相关的分析，得出相应结论与理论实际相符合，证明了实验结果的正确性，可为纳米流体换热特性的研究提供可靠的依据。关键词：实验台；纳米流体；换热特性DOI：10.15938/j.jhust.2018.04.009中图分类号：TK124文献标志码：A文章编号：1007-2683(2018)04-0051-04Abstract：Inordertostudythe

2、heattransfercharacteristicsofnanofluids,anexperimentalplatfonnisbuiltbasedonthetheoryofnanafluidsheatexchange・Thispaperisanattempttointroduceadesignplanandmajorstructureoftheexperimentalplatform.Theaccuracyoftheexperimentalplatfonnhasbeenprovedandsomeexperimentsrelatedtoheattransfercharacteristicso

3、fnanofluidswerecarriedout.Thechartsoftheexperimentalresultsaredrawn,andrelevantanalysisismadetodrawthecorrespondingconclusions・Theconclusionsareingoodagreementwiththetheoreticalresultsandprovethecorrectnessoftheexperimentalresults,whichcanprovideareliablebasisforthestudyoftheheattransfercharacteris

4、ticsofnanofluids・Keywords：experimentplatform；nanofluids；heattransfercharacteristics0引言20世纪80年代以来，随着纳米科学和技术的大力发展，纳米材料的变革为高效强化传热带来了新的机遇，使得液-固两相强化传热再次成为工程热物理域的发展方向［1-2］。纳米流体作为一种新型的换热工质，目前被越来越多的应用到强化换热技术领域［3］。近些年的实验研究表明在其他条件相同的前提下，液体中纳米粒子的添加明显的增强了能量的扩散过程,进一步证明了纳米流体作为强化传热工质是可行的［4-5］o纳米流体作为一种新兴的换热工质，其导热系

5、数非常高，在换热领域具有非常巨大的发展潜力[6-8]o为了研究纳米流体的换热特性，自行设计并搭建了纳米流体换热特性实验台[9-10]o并分别介绍了实验台原理、实验台系统的组成与实验步骤。同时还对实验台进行了准确性验证，并对四种不同浓度的CuO-乙二醇纳米流体进行了换热特性测定的相关实验，将得到的实验数据进行制图并分析得出结论[11-12]o1实验台的设计与搭建1.1实验台原理本实验台参考其它简易纳米流体实验台，结合实际情况进行设计、修改和完善，来达到预期设计目的，并自主进行搭建。实验台原理如图1所示。1.2实验仪器与设备实验台搭建所需的设备如表1所示。1.3实验台组成及优点整个实验台主要由3

6、部分构成。首先将制备好的成品纳米流体溶液储存在储液罐中，并与截止阀，泵和热电偶相连构成第1部分。第2部分为实验段，这一部分作用是测量纳米流体的换热系数，也是本实验装置中最为重要的环节。实验段为长度1500mm,外径15mm,内径lOnrn的紫铜管，紫铜管外部为直径50mm的套管，并在两管之间充满乙二醇液体，套管被绝热材料包裹且两端由法兰盘固定（中间有石棉网）。电源与加热装置相连用来加热实验段，并且在实验段添加了一个旁路。在实验段还装有2个精度为1工和1个精度为0.的热电传感器分别用来测量管壁和流体的温度，在实验段的上方还装有数字微压计以便测量进出口的压差。在第1部分和第2部分之间,我们装有调

7、节阀和流量计来控制和观察流体的流速。第3部分则是由热交换器和冷却箱构成，主要是用来冷却被加热的纳米流体来使其温度恢复到常温。本实验台与传统实验台相比的优点如下：1）在第1部分与第2部分之间添加了流量计，可以直接观测出流量的大小。2）在实验段的两端安装了数字微压计来测量进出口压差。3）加热部分由传统实验装置的电阻丝改为套管，使得加热部分的受热更加均匀，也更加贴近于实际工况。4）阀门1以及阀门2的存在可以更加方便