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Al2O3-H2O纳米流体热物性及相变蓄冷特性的研究

作　者: 苏芸
导　师: 刘斌
学　校: 天津商业大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 纳米流体 导热系数 过冷度 相变潜热 冻结
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要


纳米流体中由于纳米颗粒的存在，其物性会发生明显的变化。本文围绕温度、纳米颗粒粒径、质量分数和降温速率的变化，采用实验研究和数值模拟相结合的方法，利用Hot Disk热常数分析仪、DSC差示热扫面量热仪、红外热像仪和COMSOL模拟软件深入的研究了纳米流体导热系数、凝固点、冰点、融化点、比热和潜热值等物性的变化。实验研究发现：1、纳米流体的导热系数大于基液的；纳米流体的导热系数随着温度的升高而逐渐增大，随着颗粒粒径的增加，导热系数逐渐增大，在颗粒粒径较小时，质量分数在5%～10%的纳米流体由于其小尺寸效应较强，导热系数相对较高。在颗粒粒径较大时，随着质量分数的增加，纳米流体的导热系数逐渐增加。冻结后纳米流体的导热系数，随着质量分数和颗粒粒径的增加而增加。2、纳米流体的凝固点高于基液的；纳米流体的凝固点温度随着颗粒粒径的增加而增大，随着质量分数的增加先增大后降低，随着降温速率的增加逐渐降低。3、纳米流体的冰点高于基液的；纳米流体的冰点随着颗粒粒径的增加而增加，随着质量分数的增加先增大后降低，随着降温速率的增加而降低。4、纳米流体的过冷度均低于基液的；纳米流体的过冷度随着颗粒粒径的增加先降低后升高，随着质量分数的增加而降低，随着降温速率的增加而增加。5、纳米流体的融化点随着颗粒粒径、质量分数和降温速率的增加而逐渐减小。6、纳米流体的比热值随着颗粒粒径、质量分数和降温速率的增加而逐渐减小。7、纳米流体的相变潜热值高于去离子水的；纳米流体的相变潜热值随着颗粒粒径的增加而增加，随着质量分数和降温速率的增加而降低。8、纳米流体的冻结时间随着纳米颗粒和质量分数的增加而增加，且冻结的速度越快且越易达到凝固点。去离子水所需的冻结时间最长。数值模拟研究发现：添加了纳米颗粒的基液，导热系数随着颗粒粒径的增加而增加，且冻结时间越长。由于水的相变潜热值大于纳米流体的，所以水的冻结时间最长。总之，基液中添加了纳米颗粒可以降低其过冷度，增加基液的导热系数，但是同时减小了基液的相变潜热值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 前言  9-24
  1.1 课题研究的背景和意义  9
  1.2 蓄冷技术的概述  9-11
    1.2.1 蓄冷技术的分类  10
    1.2.2 蓄冷技术的研究热点  10-11
  1.3 相变蓄冷材料的介绍  11-12
    1.3.1 相变蓄冷材料的分类  11
    1.3.2 相变蓄冷材料的研究进展  11-12
  1.4 纳米流体的研究现状  12-21
    1.4.1 纳米流体的制备  12-13
    1.4.2 纳米流体热物性的研究  13-18
    1.4.3 纳米流体相变蓄冷研究  18-21
  1.5 本文的研究内容和意义  21-22
  1.6 本文的研究方案  22-23
  1.7 本章小结  23-24
第二章 纳米流体热物性的实验研究  24-49
  2.1 实验材料、仪器和设备  24-26
  2.2 实验方法  26-29
    2.2.1 纳米流体的配置方法  26-27
    2.2.2 导热系数的测试方法  27
    2.2.3 DSC 的测试方法  27-28
    2.2.4 纳米流体相变蓄冷研究的测试方法  28-29
  2.3 实验结果与分析  29-47
    2.3.1 纳米流体导热系数的实验结果及分析  29-33
    2.3.2 DSC 实验结果与分析  33-43
    2.3.3 纳米流体相变蓄冷研究的测试结果与分析  43-47
  2.4 本章小结  47-49
第三章 纳米流体冻结的数值模拟  49-64
  3.1 模拟过程  49-57
    3.1.1 数学模型  49-50
    3.1.2 物理模型  50
    3.1.3 常数和变量  50-53
    3.1.4 求解域设定  53-54
    3.1.5 边界条件的设定  54-56
    3.1.6 网格的划分  56-57
    3.1.7 求解  57
  3.2 模拟结果分析  57-61
  3.3 模拟结果与实验结果的对比与分析  61-63
  3.4 本章小结  63-64
第四章 总结与展望  64-66
  4.1 结论  64-65
  4.2 对将来工作的建议  65-66
参考文献  66-70
发表论文及参加科研情况说明  70-71
致谢  71-72

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