建立了测量纳米流体对流换热系数的实验系统,测量了不同粒子体积份 额的水-Cu纳米流体在层流与湍流状态下的管内对流换热系数,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换热系数,粒子的体积份额是影响纳米流体对流换热系数的因素之一。综合考虑影响给米流体对流换热的多种因素,提出了计算纳米流体对流换热系数的关联式。

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第 2 3卷第 6期 20年 1 02 1月

工

程

热

物

理

学

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Vo123.NO. . 6 N O,200 V. 2

J0 U R N A L F N G I O E NE ER I G H ER M O PH Y SI S N T C

纳米流体对流换热的实验研究 李强宣益民 (南京理 T大学动力工程学院， 江苏南京 2 0 9 ) 104

摘要建了测量纳米流体对流换热系数的实验系统，测量了不同粒子体积份额的水一 Cu纳米流体在层流与湍流状态下的管内对流换热系数，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换热系数，粒子的体积份额是影响纳米流体对流换热系数的因素之一。综合考虑影响纳米流体对流换热的多种因素，提出了计算纳米流体对流换热系数的关 联式。

关键词

纳米流体；对流换热；实验关联式文献标识码：A 文章编号：0 5—3 X(0 20—7 10 2 32 1 20 )60 2—3

中图分类号：T 2 K14

EX P ER I EN TA L N V EST I ATI N N o N V E CT I E M I G o o C V H E觚’T R A N SFER F A N o FLU I S o N D

L a g XU i n I Qin AN Y— Mi ( c o l fP we gn e ig Na jn iest fS in e& T c n lg,Na j g 2 0 9, i ) S h o o rEn 2 ern, n ig Unv ri o ce c o y eh oo y ni 1 0 4 Chna n A bs r c A n e pe i e t l y t m sb l o sudyc n e tv a r n f rf a ur f hen no u d tat x rm n a s e wa ui t t s t o v c i ehe tt a se e t eo a f i t l l wi g i ube fo n n a t .T h o v c i ehe tt a f rc e ce ft a pl— t rn no u d f rt uly ec n e tv a r nse o f into hes m e Cu wa e a f i o hef l i l de e o d l m i a nd t r v l pe a n r a u buln o i i e a t be wa e u e e t f w nsd u s

m a r d. The e l s xpe i e t lr s t ho d rm n a e ulss we t tt u pe de na op r ils r m a ka y i r a ehe tt a frpe -o m a c ft s e f d a d ha hes s n d n a tce e r bl nc e s a r nse rf r n eo heba ui n l t a fu d ha a g rhe tt a s e o f ce tt a r t ru hen no i s l r e a r n f rc e l i in h n pu ewa e nde h a eR e no d um be .T h rt es m y l sn r e

he tt a f rfa ur ft n fu d i c e e t h o u e fa to no r ils a r nse e t eo he na o i n r a swih t e v l m r c i n ofna pa tc e .Co sde i g l s n i rn t a t r fe tn h o e tv a r nse oe c e t o he na fui he f c o s a c i g t e c nv c ie he t t a f r c f in ft no i l d,a n w o v c i e h a e c n e tv e t t a fr c r e a i n f r na fu d un r sn l- ha e fo n t be s s a ihe r nse o r lto no i de i g e p s ws i u sWa e t bl o l l s d. K ey w or na o u ds o v c i e h a r nse; o r l to ds n f i;c n e tv e tt a fr c r ea i n l

l前言 围绕着纳米流体强化传热的实验研究，国内外 一

作为一种新型的强化传热工质，将纳米流体应

些研究人员分别测量了不同种类、不同体积份额

用于工业实际，研究纳米流体在流动状态下的传热性能是非常必要的 P k和 C o J分别测试了， a h[ 3 y— A1O -水 (径 1 m) T O2 23粒 3a和 i -水 (径 2 m)粒 7n 两种纳米流体在管内湍流状态下的对流换热系数。

配比的纳米流体的导热系数，分析了纳米粒子的种类、体积份额、尺度等因素对纳米流体导热系数的影

响【2。研究表明在液体中添加纳米粒子，显著 l】 1增加了液体的导热系数，显示了纳米流体在强化传热领域具有广阔的应用前景纳米流体强化传热的主要原因除了在液体中添

实验结果表明，在相同的雷诺数下，纳米流体的管内对流换热系数比水增大许多，纳米粒子的属性是影响纳米流体对流换热系数的因素之一同时，作 者采用传统的单一流体对流换热准则方程式型式对

加纳米粒子，增加了掖体的热容量、导热系数外， 粒子与粒子、粒子与液体、粒子与壁面间的相互作 用及碰撞，也使传热增强。而且由于纳米粒子的小尺寸效应，其行为接近于液体分子，不会像毫米或微米级粒子易产生磨损或堵塞等不良结果。因此， 与在液体中添加毫米或微米级粒子强化传热相比， 纳米流体更适于实际应用

实验结果进行了分析。但实际上，由于纳米流体的对流换热机理不同于单一流体，可以预想，常用于 单一流体的准则方程式难以直接延展于纳米流体本文针对 c _水纳米流体 ( u纳米粒子的粒径 u C大约 10n,研究纳米流体对流换热特性，实验 0 m)测试不同体积份额配比的 c一水纳米流体的对流换 u热系数，建立单相流动条件下纳米流体的换热准则

收稿日期：2 0—2 2;订日期：2 0—7 1 0 11— 1修 0 2—0 0基金项目：国家自然科学基金资助项目 ( .9 7 0 2; No 9 6 1 )国家教育部骨干教师资助计划资助项目 5 作者简介：李强 (9 1,男，河南固始人，讲师，硕士，主要从事强化传热技术、能源利用及节能技术的研究。 1 7-)