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《天津大学》 2007年
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纳米颗粒悬浮液强化对流传热的研究

强爱红  
【摘要】: 为了适应工业过程强化和发展高效传热设备的需要,近几十年来研究者提出了多种强化传热技术。随着纳米技术的飞速发展,一些学者开始尝试将纳米颗粒与流体混合,制成纳米颗粒悬浮液,强化对流传热,给强化传热技术带来了蓬勃生机。本文的研究主要是围绕纳米流体对流传热方面展开,以期为纳米流体对流传热的深层次研究奠定基础。 将纳米颗粒和液体介质直接混合,并添加分散剂和超声振动悬浮液,制备了稳定的氧化铜纳米颗粒悬浮液。采用沉降实验、zeta电位测量、粒度分布测定及红外光谱等手段对悬浮液的稳定性进行了分析。分析了分散剂的种类、加入量及介质的pH等因素对纳米颗粒悬浮液稳定性的影响。 自行设计并建立了一套纳米流体传热性能测试实验装置,测量了不同粒子体积分数的水-CuO纳米流体在不同流速下的管内对流传热系数并与水和分散剂溶液进行了对比。实验结果表明,在液体中添加纳米粒子增大了液体的管内对流传热系数,粒子的体积分数是影响纳米流体对流传热系数的主要因素之一,在相同雷诺准数下,纳米流体的对流传热系数随粒子体积分数的增加而增大。 根据纳米颗粒强化流体对流传热的机理,应用有效连续介质理论,假设流体和颗粒相具有相等的运动速度,仅考虑颗粒质量通量的变化,建立了纳米流体对流传热微分方程组——颗粒迁移模型。颗粒迁移通量包括由剪切速率梯度和黏度梯度诱导、颗粒布朗运动及热泳引起的颗粒迁移通量。通过对模型进行参数分析发现:颗粒尺寸、K c/Kμ及颗粒平均浓度的大小影响颗粒在管道截面上的分布以及导热系数和黏度等物性的分布。随着颗粒的迁移,流体的速度分布变得更加平坦,影响了壁面附近的温度梯度,强化了传热。模拟结果与实验数据比较表明:模拟结果能够正确反映实验数据的变化趋势,且高于导热系数均匀分布时的模拟值。考虑热泳引起的颗粒迁移后,模拟结果改善了。颗粒迁移模型正确考虑了影响纳米流体对流传热的主要因素,具有一定的合理性。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ021.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王岳峰;自组装液内颗粒运动的数值分析与实验研究[D];大连理工大学;2010年
2 张树杨;纳米流体强化气液传质研究[D];天津大学;2010年
3 云海涛;纳米流体对流换热实验研究[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐桂英,张莉,李干佐;表面活性剂吸附对固/液分散体系稳定性的影响[J];日用化学工业;1997年03期
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5 马文有,田秋,曹茂盛,高正娟,陈玉金,朱静;纳米颗粒分散技术研究进展——分散方法与机理(1)[J];中国粉体技术;2002年03期
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8 周乐平,王补宣;准稳态法测量纳米颗粒悬浮液的热物性[J];工程热物理学报;2003年06期
9 陈骁,李俊明,戴闻亭,王补宣;细圆管内纳米颗粒悬浮液强化对流换热的探讨[J];工程热物理学报;2004年04期
10 宣益民,余凯,吴轩,李强;基于Lattice-Boltzmann方法的纳米流体流动与传热分析[J];工程热物理学报;2004年06期
【共引文献】
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2 金光;宋兴旺;王华;;高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究[J];四川有色金属;2011年01期
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6 周传辉;吴银光;陈华良;;双层皮玻璃幕墙风口的确定[J];四川建筑科学研究;2011年02期
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9 胡章文;郑龙金;;纳米氧化镁制备和表面改性研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年04期
10 马淼;田懋;景何仿;李春光;;天然河道数值模拟中网格生成中插值方法的研究及应用[J];安徽农业科学;2011年28期
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1 王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;;汽车空调风道设计及验收方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
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3 蔡明庆;刘学来;李永安;;直埋供热管道固定墩热桥能耗分析及节能措施[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
4 王沣浩;颜亮;冯琛琛;王新轲;;地源热泵岩土热响应测试影响因素分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
5 陈爱强;杨昭;尹海蛟;张娜;;长圆柱形果蔬冷激处理过程传热特性分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
6 崔帅;吴学红;苟秋平;吕彦力;朱兴旺;;球突翅片的传热与流动特性及等效热阻数值分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
7 苟秋平;吴学红;吕彦力;朱兴旺;;半球突开缝翅片的优化设计及性能评价[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
8 孟志强;吴学红;张文慧;吕彦力;;环境温湿度对冷藏陈列柜食品影响的三维数值模拟[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
9 罗志明;吴学红;苟秋平;崔帅;吕彦力;;小管径三角翼翅片管换热的传热与流动的数值模拟[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
10 张敏;罗毅;晏刚;;立式封闭式陈列柜送回风方式优化研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
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2 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
5 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年
6 姜卸宏;微化蒙脱土悬浮液的制备及其处理材性能和表征[D];北京林业大学;2011年
7 杜景红;凝胶注模成型法制备1-3型PMN-PZT/环氧树脂压电复合材料研究[D];昆明理工大学;2009年
8 杨建国;电站锅炉煤粉空气富氧直接点火技术的理论及应用研究[D];浙江大学;2010年
9 钟勋;氧化铝纳米流体在发动机油冷器中的强化传热研究[D];浙江大学;2010年
10 胡军强;气动—柴油混合动力发动机工作过程研究[D];浙江大学;2009年
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1 李小芳;纳米CaCO_3在水中的分散及一种超分散剂的制备[D];郑州大学;2010年
2 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘广山;流量周期性变化流场数值分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 丁铜伟;强内热源多孔介质条通道流动换热实验技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 刘佳;非能动安全系统换热器的强化传热方法[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 杨文强;孔群喷注噪声理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 吴曙亮;横向来流对等离子点火器点火区域的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 杨青松;中小型LNG船C型独立液货舱支座设计研究[D];大连理工大学;2010年
9 王宗鹏;基于有限体积法的液滴撞击固体平壁数值模拟[D];大连理工大学;2010年
10 刘显龙;水下拖曳体外形设计及其水动力学性能分析[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郝素菊;张玉柱;蒋武锋;庞真丽;;含碳纳米管悬浮液的稳定性[J];东北大学学报(自然科学版);2007年10期
2 苏风民;马学虎;陈嘉宾;张勇;;双组分纳米流体导热系数研究[J];大连理工大学学报;2008年06期
3 李庆领;林红;陈言武;刘炳成;周艳;;ZrO_2纳米流体的对流换热系数测定及机理浅析[J];低温物理学报;2007年04期
4 贾晓林,谭伟;纳米粉体分散技术发展概况[J];非金属矿;2003年04期
5 宣益民,李强;纳米流体强化传热研究[J];工程热物理学报;2000年04期
6 李强,宣益民;纳米流体对流换热的实验研究[J];工程热物理学报;2002年06期
7 吴轩,宣益民;基于晶格—Boltzmann方法的纳米流体流动和传热模型[J];工程热物理学报;2003年01期
8 李泽梁,李俊明,王补宣,胡海滔;SDBS对氧化铜纳米颗粒悬浮液粘度的影响[J];工程热物理学报;2003年05期
9 周乐平,王补宣;准稳态法测量纳米颗粒悬浮液的热物性[J];工程热物理学报;2003年06期
10 宣益民,余凯,吴轩,李强;基于Lattice-Boltzmann方法的纳米流体流动与传热分析[J];工程热物理学报;2004年06期
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1 姜龙;粗颗粒垂直管水力提升速度与浓度的实验研究[D];清华大学;2005年
【二级引证文献】
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1 唐忠利;彭林明;张树杨;;纳米流体黏度和流变特性的试验研究[J];化学工业与工程;2012年03期
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1 赵西江;基于分形的仿生涂层表面摩擦磨损形貌研究[D];大连理工大学;2012年
【二级参考文献】
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3 徐桂英,张莉,李干佐;表面活性剂吸附对固/液分散体系稳定性的影响[J];日用化学工业;1997年03期
4 邓丽,吉捷,蒋惠亮,殷福珊;表面活性剂工业应用新探——制备超细碳酸钙[J];日用化学工业;2002年05期
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6 谢华清,王锦昌,奚同庚,刘岩;富碳纳米SiC粉末的氧化除碳[J];材料科学与工艺;2000年04期
7 郑水林,钱柏太,卢寿慈;非金属矿物填料表面改性研究进展[J];粉体技术;1998年02期
8 张清岑,黄苏萍;水性体系分散剂应用新进展[J];中国粉体技术;2000年04期
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2 张正;杨子松;;大畈核电厂填土边坡坡形设计与稳定性研究[A];2010’力学与工程应用学术研讨会论文集[C];2010年
3 谢湘生;刘永清;;带有滞后的线性广义离散系统稳定性分析[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
4 任立新;苏芳;余岩;;攀钢热连轧卷取机侧导板稳定性分析[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年
5 胡清波;周志新;孙宝忠;;综合勘探技术在包神线罕台川河谷段煤矿采空区调查中的应用[A];2006年铁道勘测技术学术会议论文集[C];2006年
6 王锦华;赵克友;;带状态观测器及执行器饱和线性系统的稳定性分析[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
7 朱春华;;建筑物沉降观测系统探讨[A];中国测绘学会第八次全国会员代表大会暨2005年综合性学术年会论文集[C];2005年
8 唐辉明;;长江三峡工程水库塌岸研究[A];湖北省三峡库区地质灾害防治工程论文集[C];2005年
9 冯夏庭;朱维申;;智能岩石力学在地下工程中的应用[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(上册)[C];1999年
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1 岳振廷;外翅片强化传热铜管生产线在金龙投建[N];中国有色金属报;2003年
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3 岳振廷;金龙铜管集团外翅片强化传热铜管项目通过验收[N];中国有色金属报;2004年
4 苑改霞;加入WTO后人民币汇率的稳定性分析[N];山西经济日报;2001年
5 记者 王亚丽;高效强化传热新技术开发成功[N];中国化工报;2007年
6 于月光通讯员 张勤业;山东海化氯化钙装置防垢节能技术获突破[N];中国工业报;2007年
7 特约记者 张勤业 孙志;氯化钙装置防垢技术获重大突破[N];中国化工报;2007年
8 石磊;山东海化氯化钙装置传热除垢技术达国际先进水平[N];医药经济报;2007年
9 王志;我国氯化钙装置防垢技术获重大突破[N];中国石化报;2007年
10 中投证券 张宇;关注业绩表现稳定的偏股型基金[N];中国证券报;2008年
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1 强爱红;纳米颗粒悬浮液强化对流传热的研究[D];天津大学;2007年
2 韩晓泉;模糊控制在光电跟踪伺服系统中的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
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4 张钊;模糊系统的推理及其稳定性分析[D];天津大学;2004年
5 韩崇刚;大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究[D];北京化工大学;2012年
6 杨胜;螺旋形变管强化传热与流阻特性研究[D];华东理工大学;2012年
7 黄志锋;在管内核心区插入多孔介质实现强化传热的实验与数值研究[D];华中科技大学;2010年
8 赵蔚琳;高温热管翅性能及其强化传热过程的研究[D];南京工业大学;2004年
9 王晓峰;不可压缩黏性流动与强化传热问题的高精度紧致差分方法[D];武汉大学;2011年
10 唐新宜;矩形通道内流动与强化传热的实验与数值研究[D];华南理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭玉辉;纳米热超导元件的研究[D];华中科技大学;2005年
2 徐晓萍;三相流闭式重力热管的强化传热研究[D];天津大学;2010年
3 鲁宁;双侧强化传热改造670t/h锅炉低温再热器可行性研究[D];重庆大学;2004年
4 吴智慧;电磁抗垢装置的研制及抗垢机理的实验研究[D];北京工业大学;2005年
5 王丽芝;螺旋槽管强化传热研究与应用[D];山东大学;2005年
6 贾瑞宣;螺旋槽管强化传热研究[D];华北电力大学(北京);2003年
7 王华明;微型液轮机强化传热实验研究及实验数据处理系统的开发[D];广西大学;2005年
8 张来;电站直接空冷系统异型管的流动与换热特性[D];华北电力大学(北京);2006年
9 石文强;对流传热强化的最小作用量原理分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 胡雷鸣;垂直管外凝结的双侧强化传热研究及其在发电厂低压加热器上的应用[D];重庆大学;2001年
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