含相变微粒乳液RB自然对流稳定性实验研究

论文摘要

本文研究的含相变微粒乳液是一种既能流动又能蓄热的潜热型功能热流体,由于它能在恒定的温度区间内保持较高的蓄热热流密度,且相对单相流体而言能提高对流换热系数,因而在许多行业得到了广泛应用,其研究对开发节能材料与技术具有重要意义。Rayleigh-Bénard （RB）自然对流本身是一个经典、复杂的非线性传热问题,而含相变微粒乳液在相变区间内,热物性伴随着相变、相转移等现象随温度变化剧烈,所以对含相变微粒乳液的自然对流启动问题,很难从理论分析和数值解法中得到满意的结果。本文主要从实验角度出发,建立了实验测试系统,研究含相变微粒乳液的RB自然对流临界启动及稳定性问题。在自然对流实验中,先后选用了含正十八烷、正二十二烷（分析纯）相变微粒乳液为工质,质量浓度均为30%,分别测试了它们的热物性,包括膨胀系数、密度、粘度、导热系数,并通过DSC测试了其相变温度范围和比热。含相变微粒乳液自然对流实验结果表明:含相变微粒乳液的自然对流临界启动雷利数,Racr,比水的要小;且含相变微粒乳液RB自然对流启动时存在亚临界启动滞后现象;当相变乳液平均温度接近熔化峰值温度时,对流开始恶化,最终变为导热状态。文中初步分析了产生这些物理现象的原因,最后给出了实验误差的分析与评定。对课题今后的实验研究提出了改进与建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 相变微胶囊国内外研究现状
• 1.3 本科题研究出发点
• 1.4 本科题的主要任务
• 1.4.1 课题前期工作概述
• 1.4.2 本论文主要工作
• 第二章 实验模型理论分析与实验台设计
• 2.1 理论模型
• 2.2 实验台设计
• 2.2.1 冷却平板的设计
• 2.2.2 封闭腔的设计
• 2.2.3 加热热流的控制
• 2.2.4 热电偶与数据采集系统的设计
• 第三章 自然对流实验台组建与调试
• 3.1 自然对流实验台简介
• 3.1.1 自然对流实验台组装
• 3.1.2 自然对流实验辅助系统
• 3.2 以水为工质对实验台的检验
• 3.2.1 水自然对流实验步骤与实验参数
• 3.2.2 水自然对流热损失的计算
• 3.2.3 水自然对流实验数据与分析
• 3.2.4 水自然对流实验数据检验与误差分析
• 3.3 小结
• 第四章 含相变微粒乳液自然对流实验
• 4.1 含正十八烷相变微粒乳液热物性的测量
• 4.1.1 含正十八烷相变微粒乳液的DSC测试
• 4.1.2 含正十八烷相变微粒乳液相变温度范围的确定
• 4.1.3 含正十八烷相变微粒乳液比热的确定
• 4.1.4 含正十八烷相变微粒乳液膨胀系数的测量
• 4.1.5 含正十八烷相变微粒乳液密度的测量
• 4.1.6 含正十八烷相变微粒乳液导热系数的确定
• 4.1.7 含正十八烷相变微粒乳液粘度的测量
• 4.1.8 含正十八烷相变微粒乳液热物性汇总表
• 4.2 含正十八烷相变微粒乳液自然对流实验
• 4.2.1 含正十八烷相变微粒乳液自然对流启动现象与分析
• 4.2.2 含正十八烷相变微粒乳液自然对流传热关联式的整理
• 4.3 重复性实验
• 4.3.1 含正二十二烷相变微粒乳液的热物性测量数据
• 4.3.2 含正二十二烷相变微粒乳液自然对流实验现象与分析
• 4.4 实验结果与线性理论解析解的比较
• 4.5 小结
• 第五章 自然对流实验误差分析
• 5.1 间接测量中的误差传递
• 5.2 含相变微粒乳液自然对流误差分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 符号表
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢