粘弹性流体基铜纳米流体流动与传热实验研究.doc

中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123399
粘弹性流体基铜纳米流体流动与传热实验研究
阳倦成,周文武,徐鸿鹏,李东阳,何玉荣,李凤臣*
(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨 150001)
(*通讯作者:Tel:0451-86403254 E-mail: ******@hit.)
摘要成功建立了纳米流体流动阻力和换热性能测试实验台,在45℃的流体温度下,对不同铜粒子体积分数和基液浓度的纳米流体在湍流状态下的对流换热能力和流动阻力进行了实验测量。实验结果表明,在粘弹性流体基液中添加纳米粒子在降低对应基液减阻率的同时能明显增强传热性能。例如,%铜纳米粒子添加到600ppm基液中所形成的粘弹性流体基纳米流体其综合性能指数K =,表现了很好的传热强化和减阻性能。
关键词粘弹性流体基铜纳米流体,减阻率,传热恶化率,综合特性。

0 前言
目前,集中供热供冷系统中的流体的流动与传热是主要耗能因素,如何减少流体的流动阻力以减少泵功耗,以及如何增强流动换热性能以减少换热部件的尺寸、提高换热效率是亟需解决的两大方面。
在流体流动阻力方面,早在1949年,英国学者Toms报道了高分子聚合物稀薄溶液的湍流减阻现象[Toms B A. Some Observations on the Flow of Linear Polymer Solutions Through Straight Tubes at Large Reynolds Number. Proceedings of the 1st International Rheological Congress, II, Part 2, North-Holland Publish Co., Netherlands, 1949, 135-142
]。这种湍流减阻效应主要体现在注入相同的能量的前提下,加入添加剂的湍流具有更小湍流摩擦阻力系数,更高的输运效率以及更弱的湍流强度,大量实验研究表明该类流体流动的阻力系数减少(基于范宁摩擦系数的定义)高达70%~80%[Bewersdorff H W, Ohlendorf D. The Behaviour of Drag-reducing Cation Surfactant Solutions. Colloid & Polymer Science. 1988, 266: 941-953
,Ohlendorf D, Interthal W, Hoffmann H. Surfactant Systems for Drag Reduction: Physico-chemical Properties and Rheological Behaviour. Rheologica Acta. 1986, 25: 468-486
]。然而,由于高分子聚合物容易发生不可逆转的剪切失效现象,使得其无法在循环管道系统中得到很好的应用。20世纪70年代前后某些表面活性剂添加剂溶液(粘弹性流体)被发现同样具有减小湍流摩擦阻力的作用,且该溶液具有剪切后的自恢复特性,特别适用于循环系统中。对于该类流体的减阻应用,国际和国内都有成功的案例。日本SONY公司在栃木工厂的一个总容积为60 立方米的空调冷水系统的空调水系统内添加减阻剂,投资648,00