纳米流体在内置扭带外螺纹管的传热性能实验研究

摘要

本文是通过实验对比研究与分析在雷诺数的范围在2000-12000，纳米流体质量浓度的范围在0.1％至0.6%时，六种不同纳米流体在紫铜光管和内置扭带外螺纹管内的对流换热特性和流动阻力特性，并根据外螺纹管的结构参数不同，选取3种螺距不同的内置扭带外螺纹管进行实验，分析不同螺距对传热性能的影响。
　　分析了不同种类纳米流体对强化换热效果的影响，得出Cu、石墨以及其它的纳米流体对流换热系数大于去离子水对流换热系数的2.5、2.1和1.5倍。说明它们的强化换热效果都比去离子水的强化换热效果强，其中 Cu纳米流体和石墨纳米流体的强化换热效果比较突出。分析了纳米流体的质量浓度对强化换热效果的影响，得出了随着纳米流体质量浓度的增加其对流换热系数也增加，并且在纳米流体的质量浓度为0.5%时将到达最高值，即存在最佳纳米流体质量浓度。纳米流体在内置扭带外螺纹管中的对流换热系数与纳米流体在紫铜光管中的对流换热系数相比较提高了50.32%，说明内置扭带外螺纹管的强化换热效果要强于紫铜光管，但是内置扭带外螺纹管的流动阻力系数比紫铜光管大。分析了不同螺距对传热性能的影响，得出了随着螺距减小使得管内换热系数增大，随着螺距减小使得管内流动阻力系数增大。
　　本文是采用热性能系数来分析和评价内置扭带外螺纹管和纳米流体的强化换热性能和流动阻力性能的整体效果。得出纳米流体的热性能系数都大于1，表示纳米流体在内置扭带外螺纹管内的强化换热效果非常显著，并且每种纳米流体的热性能系数都有个峰值。石墨纳米流体和Cu纳米流体在强化换热特性和流动阻力特性的整体效果最佳，因此得出了螺距为2mm时内置扭带外螺纹管换热效果最佳时的换热关联式和流动阻力关联式，并且得出其实验值和计算值具有较好的一致性。

目录

主要符号表

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 纳米流体的制备与稳定性及物性分析

2.1 纳米流体的制备

2.2 纳米流体的稳定性分析

2.3 Cu和Al纳米流体物性分析

2.4 本章小结

第3章 实验系统与实验流程

3.1 实验系统

3.2 实验的流程

3.3 实验误差分析

3.4 本章小结

第4章 纳米流体流动和换热特性实验分析

4.1 实验数据处理

4.2 实验理论验证

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

第5章 纳米流体实验关联式的拟合和热性能系数分析

5.1 实验关联式的拟合

5.2 热性能系数分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢