论文摘要
纳米流体作为一种强化换热工质具有独特的传热特性,可显著提高基流体的导热系数,增强热交换系统的传热性能。一部分学者在研究纳米流体的传热性能时,得出了很多出乎意料的结果,比如纳米流体对比基液换热恶化,分析可能是动态情况下的稳定性发生了变化,却没有进一步探讨。所以本文在现有的实验条件下,选用TiO2-水纳米流体为研究对象,采用离心-沉淀-干燥-称重的方法,用离心沉淀质量来表征纳米流体的稳定性,研究纳米流体直管、加弯管段（弯管）内流动的动态稳定性。主要研究内容与结果如下:（1）采用“两步法”制备质量浓度为0.5%的TiO2-水纳米流体,超声振动2小时能取得最佳的分散效果。用透射电镜（TEM）对纳米流体的形貌特征进行观察,发现制备的纳米流体分散性好,没有明显的团聚现象,纳米粒子细小均匀,近似长条型。用激光粒度分析仪对纳米流体进行测试,测得纳米流体的平均粒径为0.32μm。（2）纳米流体无论在直管还是弯管内流动,其动态稳定性均优于静态稳定性。（3）在层流范围的低雷诺数（Re∈0～500）内,纳米流体直管内流动的动态稳定性随时间先急剧下降,后下降缓慢;在层流范围的高雷诺数（Re∈1000～2300）内,纳米流体的动态稳定性随时间有微小变化。而在层流范围（Re∈500～2000）内,纳米流体弯管内流动的动态稳定性随时间而下降,且比直管差。说明纳米流体的动态稳定性与时间有关。（4）在层流范围（Re∈0～2300）内,纳米流体直管内流动的动态稳定性随Re的增大而变得更好。而在层流范围（Re∈500～2000）内,纳米流体弯管内流动在Re为1500时动态稳定性最好。说明Re影响了纳米流体的动态稳定性。（5）由于纳米流体动态稳定性的变化,在层流范围（Re∈400～2300）内,8小时纳米流体直管内的传热性能下降了0.4%～7.5%;在层流范围（Re∈500～2000）内,8小时纳米流体弯管内的传热性能下降了3.2%～8.8%。本文主要探讨了纳米流体在直管与弯管内流动动态稳定性的变化规律,分析时间与Re是影响纳米流体动态稳定性的两个主要因素及动态稳定性又是传热性能的主要影响因素之一,从而为如何在动态情况下获得稳定性好的纳米流体提供了实验依据,同时对纳米流体进一步应用于科学研究与工程实际应用中并表现出优越的换热性能具有一定的指导作用。