六方氮化硼納米流體池沸騰換熱特性.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，能源消耗量急劇增加，能源短缺問題已日愈凸顯。提高能源的利用率和轉(zhuǎn)換效率是緩解當前能源緊缺問題切實有效的舉措。沸騰換熱由于具有極高的換熱效率，在核電、太陽能、低溫工程等領(lǐng)域得到廣泛的運用。近年來，電子電路集成度不斷提高，電子元器件功率大幅增加，電子芯片的冷卻問題受到人們的廣泛關(guān)切。沸騰換熱具有占用空間小、換熱效率高等優(yōu)勢，為高集成度的電子器件散熱難題提供了解決途徑。本論文旨在對納米流體沸騰換熱特性，以及微納米結(jié)構(gòu)對納米流體

2、沸騰換熱性能的影響進行研究和分析，為強化換熱方面的研究提供依據(jù)。主要工作及結(jié)論如下：
　　①本論文首先設(shè)計并搭建了池沸騰實驗系統(tǒng)，并進行了光滑表面、微槽結(jié)構(gòu)表面、納米結(jié)構(gòu)表面以及微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)表面的六方氮化硼（h-BN）納米流體沸騰換熱實驗。
　　②在光滑表面沸騰換熱特性的研究中，本文通過高速攝影儀觀察并記錄了單汽泡的成核、生長、脫離等汽泡運動過程，并對其進行了動力學分析。發(fā)現(xiàn)汽泡在生長過程中汽泡的直徑先增大再穩(wěn)定不變最后減

3、小，而高度則在汽泡脫離前一直保持增加的趨勢，在汽泡脫離后會急劇下降。根據(jù)直徑和高度的變化將汽泡的生長周期分為動力控制階段、熱量傳輸控制階段、縱向拉伸階段和脫離形變階段。此外，本文還分析了相鄰汽泡之間的聚并等行為。
　?、壑苽涞膆-BN納米流體和GO納米流體均呈現(xiàn)優(yōu)異的分散性，對其導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、表面張力等物性參數(shù)進行了測定，發(fā)現(xiàn)添加h-BN納米粒子后使溶液導(dǎo)熱系數(shù)增大，粘度增加，表面張力略有下降。
　　④h-BN納米流體和G

4、O納米流體均明顯提升了沸騰換熱的臨界熱流密度。與去離子水相比，濃度為0.1 wt％h-BN納米流體的臨界熱流密度提升了69%，達到1801.61 kW/m2；濃度為0.001 wt%GO納米流體的臨界熱流密度提升了53.8%，達到1636.15 kW/m2。
　?、輷Q熱表面微液層的蒸發(fā)導(dǎo)致局部納米粒子濃度增加，換熱表面形成納米粒子沉積—脫落—沉積的動態(tài)平衡過程，有效抑制了汽膜的形成，促使臨界熱流密度明顯提高。
　?、迵Q熱表面