新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制

1、新型高效納米磁流體熱管換熱新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制裝置的研制 匯報(bào)人：梁匯報(bào)人：梁 龍龍 文夢(mèng)南文夢(mèng)南 黃璟瑜黃璟瑜指導(dǎo)教師：張?jiān)品?、鄒新元指導(dǎo)教師：張?jiān)品?、鄒新元項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制 研究背景研究背景項(xiàng)目方案項(xiàng)目方案主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀一、研究背景一、研究背景 納米磁流體作為一種新型的傳熱介質(zhì)倍受關(guān)注，美國(guó)、日本、英國(guó)的學(xué)者對(duì)此開(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)研究，我國(guó)很少對(duì)此進(jìn)行研究。它具有如下特性：項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制 具有

2、一般納米流體的強(qiáng)傳熱特性具有特殊的磁化特性磁場(chǎng)能使磁性流體自然對(duì)流的傳熱系數(shù)，受迫對(duì)流的傳熱系數(shù)，沸騰傳熱的傳熱系數(shù)大大提高。 納米磁流體能否做為一種新型傳熱介質(zhì)應(yīng)用于熱管來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化熱管的傳熱性能？ 1.本裝置實(shí)驗(yàn)測(cè)量外加磁場(chǎng)對(duì)磁性納米流體及填充了該液質(zhì)的真空熱管傳熱的影響科學(xué)意義科學(xué)意義2.為熱管式工業(yè)換熱設(shè)備的開(kāi)發(fā)研究提供一個(gè)方便的實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 2.研究意義研究意義一、研究背景一、研究背景3. 揭示磁場(chǎng)對(duì)磁性流體傳熱影響的機(jī)理。為今后磁性流體作為新型傳熱介質(zhì)在工程應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制現(xiàn)實(shí)意義現(xiàn)實(shí)意義開(kāi)發(fā)高效

3、、緊開(kāi)發(fā)高效、緊湊換熱器湊換熱器節(jié)能節(jié)能節(jié)材節(jié)材 2.研究意義研究意義一、研究背景一、研究背景項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制微電子領(lǐng)域微電子領(lǐng)域強(qiáng)化制冷強(qiáng)化制冷體積更小體積更小集成度更高集成度更高 3.創(chuàng)新意義創(chuàng)新意義一、研究背景一、研究背景創(chuàng)新意義創(chuàng)新意義提出一種用納米磁流體強(qiáng)化熱管換熱的新技術(shù)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱: :新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制項(xiàng)目項(xiàng)目方案方案1納米磁流納米磁流體的體的制備制備2納米磁流納米磁流體的實(shí)驗(yàn)體的實(shí)驗(yàn)測(cè)試測(cè)試3真空熱管真空熱管的的制作制作4納米磁流體在真空納米磁流

4、體在真空熱管中傳熱特性的熱管中傳熱特性的 實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)5納米磁流體在真空納米磁流體在真空熱管中傳熱特性熱管中傳熱特性實(shí)驗(yàn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析與分析 1.納米磁流體的制備納米磁流體的制備二、項(xiàng)目方案二、項(xiàng)目方案（1）制作流程機(jī)械攪拌超聲波分散加SDBS和油酸 水基磁性流體 項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制納米級(jí)磁性顆粒+基液體（如水、酒精、油）（2）實(shí)驗(yàn)裝置 納米流體制備系統(tǒng)圖恒溫超聲波分散器電 子 攪 拌器磁流體磁顆粒的制備圖片磁流體的制備圖片二、項(xiàng)目方案二、項(xiàng)目方案 1.納米磁流體的制備納米磁流體的制備項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效

5、納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制2真空表1壓力表3閥門4熱管5支架6真空泵納米流體制備系統(tǒng)圖21加液口2真空表5支架6真空泵4熱管3閥門納米流體制備系統(tǒng)圖1納米流體制備系統(tǒng)圖3項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制 2. 真空熱管的制作真空熱管的制作二、項(xiàng)目方案二、項(xiàng)目方案3. 換熱器的設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造主要主要1、熱管換熱系統(tǒng)、熱管換熱系統(tǒng)2、冷卻系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)3、測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)4、加熱系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)5、加磁系統(tǒng)、加磁系統(tǒng)7、熱電偶13、熱管3、恒溫水裝置17、加磁線圈2、冷卻水進(jìn)口4 、

6、 流 量計(jì)16、保溫層5、加溫水進(jìn)口14、絕熱段1 、 換 熱器6 、 蒸 發(fā)段18、冷凝段15、冷卻水進(jìn)口11、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10、加溫水進(jìn)口12、直流調(diào)壓器9、支架8、熱電偶多路巡檢儀熱管測(cè)試裝置系統(tǒng)圖熱管測(cè)試裝置系統(tǒng)圖 4. 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)二、項(xiàng)目方案二、項(xiàng)目方案 5. 熱管傳熱性能的關(guān)鍵影響因素?zé)峁軅鳠嵝阅艿年P(guān)鍵影響因素二、項(xiàng)目方案二、項(xiàng)目方案項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制a)Fe3O4 納米顆粒（粒徑大小，濃度，分散情況等）。納米顆粒（粒徑大小，濃度，分散情況等）。b)外加磁場(chǎng)方向（與重力場(chǎng)方向的異同），強(qiáng)度。外加磁場(chǎng)

7、方向（與重力場(chǎng)方向的異同），強(qiáng)度。關(guān)鍵影響因素關(guān)鍵影響因素 1、磁場(chǎng)作用下的熱管傳熱性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、磁場(chǎng)作用下的熱管傳熱性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)三、項(xiàng)目成果三、項(xiàng)目成果（左上圖，保溫層包裹下的熱管換熱裝置和加磁線圈；左下圖，溫濕度巡檢儀；右圖，（左上圖，保溫層包裹下的熱管換熱裝置和加磁線圈；左下圖，溫濕度巡檢儀；右圖， 實(shí)驗(yàn)裝置整體實(shí)物圖）實(shí)驗(yàn)裝置整體實(shí)物圖）項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制 2、不同方向磁場(chǎng)作用下的磁流體熱管的傳熱效果、不同方向磁場(chǎng)作用下的磁流

8、體熱管的傳熱效果三、項(xiàng)目成果三、項(xiàng)目成果圖1 外加沿軸向上磁場(chǎng)時(shí)磁流體熱管冷凝 段進(jìn)出口溫差 隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，熱管的換熱性能先減小后增加，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為134Gs時(shí)達(dá)到最小而后增加。分析原因是由于磁場(chǎng)方向與重力在熱管軸向的分力方向相反，磁流體的表觀密度隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加先減小而后增加，因此磁流體內(nèi)部的熱對(duì)流也隨之先減小后增強(qiáng)因而 導(dǎo)致熱管換熱性能的變化。 010203040506013.514.014.515.015.5t()時(shí)間(s) 0GS 41gs 134gs 194gs項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制 2、不同方向磁場(chǎng)作用下的

9、磁流體熱管的傳熱效果、不同方向磁場(chǎng)作用下的磁流體熱管的傳熱效果三、項(xiàng)目成果三、項(xiàng)目成果圖2 外加沿軸向下磁場(chǎng)時(shí)磁流體熱管冷凝 段進(jìn)出口溫差 隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，熱管的換熱性不斷增強(qiáng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為134Gs時(shí)與不加磁場(chǎng)時(shí)相比換熱性能提高8%左右，分析原因是由于磁場(chǎng)方向與重力在熱管軸向的分力方向相同，熱管的表觀密度隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的 增加不斷增加，磁流體處于超重狀態(tài)，使磁流體內(nèi)部的熱對(duì)流得到強(qiáng)化因此熱管的換熱性能不斷增加。010203040506014.414.614.815.015.215.415.615.8t()時(shí)間(s) 0gs 41gs 92gs 134gs項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱:新型高效納米磁流體熱

10、管換熱裝置的研制新型高效納米磁流體熱管換熱裝置的研制四、應(yīng)用前景四、應(yīng)用前景應(yīng)用前景應(yīng)用前景1、開(kāi)發(fā)緊湊、高效的熱管換熱器、開(kāi)發(fā)緊湊、高效的熱管換熱器2、強(qiáng)化電磁元件或電氣設(shè)備（如變壓器、大功率揚(yáng)聲、強(qiáng)化電磁元件或電氣設(shè)備（如變壓器、大功率揚(yáng)聲器）的散熱器）的散熱團(tuán)省委學(xué)校部部長(zhǎng)廖梁輝對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作團(tuán)省委學(xué)校部部長(zhǎng)廖梁輝對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作與國(guó)防科技大學(xué)學(xué)生進(jìn)行交流與國(guó)防科技大學(xué)學(xué)生進(jìn)行交流致謝致謝： 首先首先感謝李錄平教授、張?jiān)品宀┦俊⑧u新元老感謝李錄平教授、張?jiān)品宀┦俊⑧u新元老師三位導(dǎo)師的精心指導(dǎo)！師三位導(dǎo)師的精心指導(dǎo)！ 感謝湖南省能源清潔轉(zhuǎn)換與高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)感謝湖南省能源清潔轉(zhuǎn)換與高效利用重

11、點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建提供的便利條件及大力支持。室為實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建提供的便利條件及大力支持。 感謝化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院材料實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)用感謝化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院材料實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)用納米磁流體的配制給予的幫助。納米磁流體的配制給予的幫助。 并向各位關(guān)心本課題的學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和各位老師、并向各位關(guān)心本課題的學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和各位老師、同學(xué)深表感謝！同學(xué)深表感謝！ 參考文獻(xiàn)1 彭玉輝，黃素逸，黃棍劍. 熱管中添加納米顆粒J。化工學(xué)報(bào)，2004，11:1768-17722 彭玉輝，黃素逸，黃棍劍. 納米顆粒強(qiáng)化熱虹吸管傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究J。熱能動(dòng)力工程，2005，2:138-1423 劉俊紅,顧建明,連之偉,劉輝. 水基磁性流

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