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1、32应用能源技术2007年第10期(总第118期)纳米流体传热强化技术刘辉,李茂德(同济大学机械工程学院,上海201804)摘要:主要汇总了国内外纳米流体传热强化技术的研究成果,对纳米流体传热强化技术的国内外研究发展状况进行了综述;针对纳米流体的物性参数及流动情况,分析了纳米流体的强化传热机理;并具体阐述了纳米流体的主要物性参数———导热系数和粘度的影响因素;叙述了纳米流体的在各个领域中的应用并对其未来进行了展望。关键词:纳米流体;强化传热;物性参数;对流换热中图分类号:TK01.9文献标识码:文章编号:1009-3230(2007
2、)10-0032-05TheHeatTransferEnhancementTechniquesofNanofluidsLIUHui,LIMao-de(ThecollegeofmechanicalengineeringinTongjiUniversity)Abstract:Thispapersumeduptheachievementsofdomesticandabroadinvestigation&developmentaboutheattransferenhancementofnanofluids,generalizedit'sin
3、vestigation&development.Theheattransferen-hancementmechanismofnanofluidswasanalyzedfromthephysicalpropertiesandflowingconditions.Themaininfluencingfactorsofit'scoefficientofconductivityandviscositywereparticularlydescribed.Theap-plicationinallkindsoffieldswerealsodiscu
4、ssed,andthetechniquesofnanofluidswouldhaveagoodpros-pectinthefuture.Keywords:nanofluid;heattransferenhancement;physicalproperties;convectionalheattransfer1概述铝等)与基液间有极大的密度差存在,悬浮液中微米或毫米级的固体颗粒极易沉淀,阻碍了其应用目前,全球工业飞速发展,能源紧张状况愈演的可行性。愈烈,对换热器的尺寸限制和应用环境的要求日1995年,美国Argonne国家实验室的Ch
5、oi等益苛刻,强化传热技术面临着更高的挑战。传统[1]人提出了一个崭新的概念———纳米流体:即以的强化传热技术强化了换热面两侧的对流换热,一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或非使得传统传热工质(如水、油、醇等)的低传热效能金属氧化物粒子,形成一类具有高导热系数、均成为影响换热器高效紧凑性的一个主要热阻。因匀、稳定的新型传热冷却工质。此,研制导热系数高、传热性能好的高效新型传热纳米流体比传统的纯液体工质及在液体中添工质成为当前强化传热技术的一个主要途径。加毫米或微米级固体粒子更适于实际应用。原因在液体中添加金属、非金属或聚合物固体
6、粒[2]在于纳米流体强化传热的以下几方面:子可以提高液体导热系数。由Maxwell理论可知,(1)与纯液体相比,纳米流体中的纳米颗粒在固液两相混合物的导热系数与固体颗粒导热系数流体内无规运动,使得流动层流底层受到破坏,流的关系很大,固体导热系数越大,混合物导热系数动湍流强度也随之增强,因而减小了传热热阻,强就越大。但是由于高导热系数的金属颗粒(如铜、化了传热。(2)在液体中添加纳米粒子,一方面是由于固收稿日期:2007-09-10修订稿日期:2007-09-20作者简介:刘辉,女,同济大学,机械工程学院,在读硕士。体的导热系数大于液
7、体的导热系数;另一方面是2007年第10期(总第118期)应用能源技术33[11]由于在相同的粒子体积含量情况下,纳米粒子与化的作用机理。Choi对Maxwell关系式进行了液体之间的界面积远大于毫米或微米级粒子的界修正,计算分析了Cu-乙二醇纳米流体的导热系面积,两方面都使得流体的导热系数增大,从而增数,由于模型只考虑了液固界面粒子吸附作用,需强了传热。要进一步改进模型。(3)纳米流体的特异性在于纳米粒子的小尺以上的研究工作显示了国外在纳米流体强化寸效应,使得其行为更接近于液体分子,纳米粒子传热领域的研究己完成了纳米流体制备、纳米
8、流强烈的布朗运动有利于纳米流体悬浮的稳定体输运参数测定和纳米流体传热性能测试,正在[3]性。而且,悬浮液中的纳米粒子在流动时有可开展纳米流体强化传热机理以及应用基础的研究[4]能起到润滑的作用。Hu和Dong研究表明,在润工作。滑油添
