纳米流体导热系数的影响因素分析

采用"两步法"制备质量分数为0.5%、1.0%、2.0%和4.0%的Cu-乙二醇纳米流体,添加了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十二烷基苯磺酸钠(SDS)作为表明活性剂。利用Hot Disk 2500s热常数分析仪测试Cu-乙二醇纳米流体导热系数,在分析温度和颗粒浓度对其导热系数的影响基础上,重点研究了两种不同表面活性剂及添加量对纳米流体导热系数的影响。结果表明:Cu-乙二醇纳米流体的导热系数随质量分数的增大而增大,随温度的升高而增大。添加了PVP的纳米流体导热系数随PVP的添加量增加呈先增加后减小的趋势,但添加了SDS的纳米流体的导热系数小于无表明活性剂时纳米流体导热系数。适当的纳米颗粒浓度与PVP表面活性剂浓度比例,对提高Cu-乙二醇纳米流体的导热系数有帮助。     

基于径向基神经网络模型预测CuO-ZnO/(乙二醇-水)混合纳米流体导热系数

采用两步法制备CuO-ZnO质量分数为0~3 wt%的CuO-ZnO/(乙二醇(EG)-水)混合纳米流体。其中,纳米颗粒CuO和ZnO质量比为50∶50不变,基液混合比(EG与去离子水的质量比)变化范围为20∶80~80∶20,分析其导热系数随温度(25~60℃)及基液比的变化规律。然后,以质量分数、温度及基液混合比为自变量,导热系数为因变量,采用径向基神经网络(RBFNN)模型预测导热系数,并与反向传播神经网络(BPNN)模型和多元线性回归(MLR)模型的预测值对比。结果表明,CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体导热系数随温度的升高呈非线性增大,当CuO-ZnO质量分数为3 wt%及基液混合比为20∶80时,其导热系数与纯基液相比增大了14.03%~23.47%;但随着基液中的EG含量增大,导热系数非线性下降。总之,CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的导热系数受粒子随机运动和温度变化呈非线性变化。采用RBFNN模型预测CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的导热系数,其结果与BPNN模型和MLR模型对比,RBFNN模型性能评价指标均方根误差(RMSE)、平均相对百分比误差(MRPE)及误差平方和(SSE)更接近于0,多元统计系数R2更接近于1,说明RBFNN模型预测导热系数的精度更高,能够较好地表征不同参数对导热系数的影响,为CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的热物理性能参数的预测提供了一种有效的数据驱动建模方法。      

变截面微通道散热器流动和传热特性

为了解决电子芯片散热问题,通过数值模拟的方法,研究了去离子水流经微通道散热器时的流动和传热特性.微通道散热器由无氧铜层叠焊接而成,散热器内微通道当量直径为0.23 mm,去离子水流经散热器时平均雷诺数为252~1 060,加热面热流密度为2×106W/m2.结果表明:不同雷诺数时,三角凹穴周期性变截面微通道散热器的传热性能明显优于矩形等截面直通道散热器;前者加热面平均温度和最高温度均比后者低2~3℃,且两者压降相差不大;随着去离子水流量的增加,散热器加热面平均温度降低,但当流量增加到一定程度后,加热面温度变化不明显,说明不能单靠增大泵功来强化传热.     

Al2O3-CuO/水混合纳米流体对流传热性能及热经济性分析

为了探究管内混合纳米流体单相对流传热性能,实验对比研究了雷诺数为1040～7086范围内体积分数为0.02%的Al₂O₃-CuO/水(W)混合纳米流体及其相应的一元纳米流体的流动与传热特性。结果表明,纳米颗粒的添加导致在过渡区雷诺数范围提前,在层流范围(10402O₃/W和Al₂O₃-CuO/W纳米流体的Nu数与去离子水相比分别最大增加了32.09%和38.38%;而CuO/W纳米流体由于团聚体尺寸大,流体向前驱动力不足以克服自重易沉积于管内壁,传热效果反而比水差。在紊流范围(40732O₃/W和Al₂O₃-...     

建立余热回收中纳米工质的导热系数预测模型

采用两步法制备质量分数为1%的Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体。首先,研究其导热系数随温度和基液混合比的变化情况。然后,根据多项式回归理论建立Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体的导热系数预测模型。实验结果表明,纳米流体的稳定性随乙二醇含量的增大而增强,由于不同种类粒子间的分子吸附力不同,导致相同种类粒子容易结合形成团聚体,而Cu粒子与Al2O3粒子的团聚体则较少。导热系数随着温度的升高非线性升高,随基液中水含量的增大而下降。根据实验数据,拟合了导热系数与温度及基液混合比的多项式预测模型,回归系数R2达0. 998,精度较高可以很好地预测Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体的导热系数。该模型可以指导工程应用。     

粒径混合比对Al2O3/水纳米流体传热性能影响及评价

采用两步法制备体积分数为0.5%和1.0%的Al₂O₃/水纳米流体，研究20nm和50nm Al₂O₃纳米粒子的混合比对热导率和黏度的影响，并用c _μ/c _λ和Mo数来评价其综合传热效果，判断是否适用于实际传热过程。实验结果表明，有效热导率和相对黏度受团聚体尺寸影响较大。在体积分数为1.0%和混合比为50∶50时有效热导率的增幅最大，而混合比为（40∶60）～（60∶40）之间，相对黏度最低。这是因为此时团聚体的尺寸小，相应地沉淀速度慢，说明其分散性较好，形成局部粒子富集区，即“50nm固体粒子-20nm固体粒子-液体分子”的界面层，能产生高导热渗透通道及低热阻区，使热导率增大。在层流时，该纳米流体适用于实际传热过程中的范围为：体积分数0.5%和1.0%，混合比40∶60和50∶50，温度25～50℃。在紊流时，体积分数为0.5%和温度高于40℃时，混合比范围为(40∶60)～(60∶40)才适合使用此纳米流体。     

CuO-ZnO混合纳米流体导热系数影响分析

采用"两步法"制备了质量分数分别为1.0%,2.0%,3.0%,5.0%的CuO-ZnO混合纳米流体,制备过程中不添加分散剂。混合纳米流体选用乙二醇与去离子水作为基液,二者质量比(φv=EG:DW)分别为20:80,40:60,50:50,60:40和80:20,CuO与ZnO的质量比为温度范围从25℃到60℃,研究了不同比例基液、温度和质量分数对纳米流体导热系数的影响。结果表明:导热系数随混合纳米流体质量分数和温度的升高而增大。在温度为60℃时,质量分数为5.0%,基液比例φv为20:80的混合纳米流体导热系数增幅最大为26.1%。混合纳米流体的导热系数随乙二醇比例的增加而降低。实验还发现混合纳米流体导热系数与基液比例呈线性关系。     

化学复合CdS纳米粒子光折变聚合物研究

光折变聚合物是一种新型的光折变材料,化学复合纳米CdS粒子作为光敏剂在激光辐照下产生载流子,克服了物理掺杂易产生相分离等不利因素.以PVK 基体上化学复合CdS纳米粒子为基础,制备了有机-无机纳米光折变聚合物材料.对PVK-CdS薄膜进行了激光辐照下的光电导性能研究并对光折变样品膜进行了二波耦合实验,获得了较大的耦合增益系数.     

混合纳米流体粒子比对热物性参数的影响及性能分析

为了研究氧化物混合纳米流体的粒子混合比对导热系数及粘度的影响,实验采用两步法制备Al2O3-CuO/乙二醇-水混合纳米流体,并用Hot Disk 2500S热常数分析仪及DV3T粘度仪测量了温度范围为20～60℃、20 nm Al2 O3与40 nm CuO颗粒体积比为20:80～80:20的导热系数和粘度值.结果表明,导热系数和粘度均随着小粒径氧化铝颗粒含量的增大而增大,但在粒子比为50:50时导热系数出现最低值.从纳米层结构和颗粒聚集形态分析可知,小粒径颗粒能很好地填充于大粒径颗粒形成的缝隙中,形成"20 nm Al2 O3粒子-基液分子-40 nm CuO粒子"界面纳米层,界面热阻降低,导热系数增大.但是,通过透射电镜图可知在粒子比为50:50时,各颗粒结合不好,形成的团聚体尺寸大,造成局部粒子空白区,导致导热系数下降.最后,分析纳米流体的综合传热性能,Al2 O3-CuO/乙二醇-水混合纳米流体在研究工况内均适合应用于层流流动与传热过程;在紊流时,由于流动扰动强度大,仅当粒子比小于40:60时适合应用于紊流流动与传热过程.     

三元混合纳米流体稳定性及热性能

采用两步法制备体积分数为0.005%～1%的Al₂O₃-TiO₂-Cu/水三元混合纳米流体,粒子体积比为40∶40∶20。为了提高其稳定性,添加少量的PVP（0.005%）表面活性剂,并用XRD、TEM、紫外分光光度计和沉淀观察法共同表征纳米流体的稳定特性。测量温度为20～60℃的黏度和热导率,并与相对应的单一纳米流体作对比。试验结果表明,三元混合纳米流体由于各种粒子的粒径和表面能不同,小粒径的Al₂O₃颗粒填充在大粒径TiO₂和Cu颗粒形成的间隙里,可形成致密的固液界面层。三元混合纳米流体由于粒子的特殊排布,使其热导率明显高于相同体积分数下对应的单一纳米流体,黏度却无明显增大。当体积分数和温度分别为1%和60℃时,与Al₂O₃/水纳米流体对比,其热导率增大了5.5%,黏度下降了2.6%。热导率随温度和浓度的升高而升高;而黏度随浓度的升高而升高,随温度的升高而下降,这与单一纳米流体的性质一致。最后,基于试验数据,对热导率和黏度分别进行与温度的拟合,R²分别为0.9835和0.9820,能较精确地预测Al₂O₃-TiO₂-Cu/水三元混合纳米流体的热导率和黏度。