發(fā)布時(shí)間：2017-10-07 05:07

  本文關(guān)鍵詞：非牛頓納米流體在螺旋隔板橢圓管換熱器中的傳熱研究

  更多相關(guān)文章： 非牛頓流體 多壁碳納米管 螺旋隔板橢圓管換熱器

【摘要】：非牛頓流體是指不滿足牛頓黏性定律的流體,其剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間不是線性關(guān)系。在化工、食品、輕工等領(lǐng)域,常遇到非牛頓流體的傳熱問題,設(shè)計(jì)開發(fā)高效換熱器并進(jìn)行強(qiáng)化傳熱研究具有實(shí)際意義。螺旋隔板換熱器是一種高效換熱器結(jié)構(gòu),但目前關(guān)于非牛頓流體在螺旋隔板換熱器中的傳熱研究還很少。本文以羧甲基纖維素(CMC)的水溶液作為非牛頓流體,并選取CMC質(zhì)量濃度為3%的水溶液作為基液,在基液中添加多壁碳納米管(MWCNTs)制備出質(zhì)量濃度分別為0.1wt%、0.5wt%、1.0wt%和2.0wt%的MWCNTs/CMC納米流體。通過流變特性分析發(fā)現(xiàn),MWCNTs/CMC納米流體也為非牛頓流體,并表現(xiàn)出剪切變稀的流變特性,其粘度都隨著溫度的升高而減小。比熱容和熱導(dǎo)率的測(cè)試發(fā)現(xiàn),MWCNTs/CMC非牛頓納米流體的比熱容與基液相近,但熱導(dǎo)率比基液提高了4.2%~14.6%。實(shí)驗(yàn)研究了基液和0.5wt%MWCNTs/CMC非牛頓納米流體在螺旋隔板橢圓管換熱器殼程和管程的流動(dòng)與傳熱性能,并進(jìn)行了性能對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于在殼程的傳熱過程,在相同入口溫度條件下,0.5wt%MWCNTs/CMC非牛頓納米流體的傳熱系數(shù)比基液提高了4.3%~11.1%,對(duì)應(yīng)地壓降也增加了3.1%~8.6%。對(duì)于在管程的傳熱過程,在相同入口溫度條件下,0.5wt%MWCNTs/CMC非牛頓納米流體的傳熱系數(shù)比基液提高了20.8%~44.1%,對(duì)應(yīng)地壓降也增加了4.3%~9.8%。基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分別擬合了MWCNTs/CMC非牛頓納米流體在螺旋隔板橢圓管換熱器殼程和管程的努賽爾特?cái)?shù)和歐拉數(shù)的關(guān)系式,實(shí)驗(yàn)值和公式的計(jì)算值吻合良好,大部分偏差在±5%以內(nèi)。在相同入口溫度條件下,MWCNTs/CMC非牛頓納米流體在殼程的傳熱流阻比是管程的1.02~1.45倍,證明在殼程流動(dòng)時(shí)能獲得更好的換熱效果。
【關(guān)鍵詞】：非牛頓流體 多壁碳納米管 螺旋隔板橢圓管換熱器
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 主要符號(hào)表10-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 非牛頓流體的研究進(jìn)展14-20
• 1.2.1 非牛頓納米流體流變特性及熱物性的研究14-18
• 1.2.1.1 添加金屬或者金屬氧化物納米粒子的非牛頓流體15-16
• 1.2.1.2 添加非金屬材料納米粒子的非牛頓流體16-18
• 1.2.2 非牛頓流體傳熱性能的研究進(jìn)展18-20
• 1.2.2.1. 非牛頓流體的傳熱研究18-19
• 1.2.2.2. 非牛頓流體的數(shù)值模擬19-20
• 1.3 螺旋隔板換熱器的研究20-24
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容24-28
• 1.4.1 羧甲基纖維素（CMC）的物性24-25
• 1.4.2 多壁碳納米管（MWCNTs）的結(jié)構(gòu)25-26
• 1.4.3 本課題研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新26-28
• 第二章 非牛頓納米流體的制備及熱物性測(cè)試分析28-45
• 2.1 非牛頓納米流體的制備及其穩(wěn)定性分析28-34
• 2.1.1 CMC水溶液的制備28-29
• 2.1.2 不同質(zhì)量濃度的CMC水溶液的穩(wěn)定性分析29-30
• 2.1.3 MWCNTs/CMC納米流體的制備30-32
• 2.1.4 不同質(zhì)量濃度的MWCNTs/CMC納米流體的穩(wěn)定性分析32-34
• 2.2 非牛頓流體的流變特性分析34-40
• 2.2.1 CMC水溶液的流變特性測(cè)試分析34-36
• 2.2.2 MWCNTs/CMC納米流體的流變特性測(cè)試分析36-40
• 2.3 非牛頓流體的比熱容測(cè)試40-41
• 2.4 非牛頓流體的熱導(dǎo)率測(cè)試41-44
• 2.5 本章小結(jié)44-45
• 第三章 傳熱實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法45-53
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及主要器材45-49
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)45-47
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備47-49
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法49-52
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備49-51
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量步驟51-52
• 3.3 本章小結(jié)52-53
• 第四章 數(shù)據(jù)處理及誤差分析53-64
• 4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理53-57
• 4.1.1 總傳熱系數(shù)的計(jì)算53-54
• 4.1.2 非牛頓流體走殼程時(shí)的傳熱系數(shù)計(jì)算54-56
• 4.1.3 非牛頓流體走管程時(shí)的傳熱系數(shù)計(jì)算56-57
• 4.2 實(shí)驗(yàn)誤差分析57-63
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)誤差理論分析58-59
• 4.2.2 傳熱實(shí)驗(yàn)誤差實(shí)際分析59-60
• 4.2.3 總傳熱系數(shù)不確定性分析60-62
• 4.2.4 冷卻水傳熱系數(shù)不確定性分析62
• 4.2.5 非牛頓流體傳熱系數(shù)不確定性分析62-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論64-76
• 5.1 非牛頓流體在殼程的傳熱與流阻性能研究64-69
• 5.1.1 非牛頓流體在殼程的傳熱性能研究64-66
• 5.1.2 非牛頓流體在殼程的流阻性能研究66-67
• 5.1.3 非牛頓流體在殼程的傳熱關(guān)系式擬合67-69
• 5.2 非牛頓流體在管程的傳熱與流阻性能研究69-73
• 5.2.1 非牛頓流體在管程的傳熱性能研究69-70
• 5.2.2 非牛頓流體在管程的流阻性能研究70-71
• 5.2.3 非牛頓流體在管程的傳熱關(guān)系式擬合71-73
• 5.3 殼程和管程的傳熱性能對(duì)比73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果86-87
• 致謝87-88
• 附件88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 林成先，，葛紹巖;方形通道內(nèi)非牛頓流體的強(qiáng)化傳熱[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1994年03期

2 杜婷婷;杜文靜;王紅福;程林;;橢圓管連續(xù)螺旋折流板換熱器布管方式對(duì)殼側(cè)傳熱和阻力性能的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2014年12期

3 洪歡喜;武衛(wèi)東;盛偉;劉輝;張華;;納米流體制備的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2008年12期

4 劉均洪,顧培韻,潘勤敏,孫建中,潘祖仁;垂直管內(nèi)高粘假塑性流體傳熱實(shí)驗(yàn)研究[J];化工學(xué)報(bào);1993年02期

5 曹興;杜文靜;汲水;程林;;搭接方式對(duì)螺旋折流板換熱器殼程性能的影響[J];化工學(xué)報(bào);2011年12期

6 杜文靜;王紅福;曹興;程林;;新型六分扇形螺旋折流板換熱器殼程傳熱及流動(dòng)特性[J];化工學(xué)報(bào);2013年09期

7 陽倦成;徐鴻鵬;李鳳臣;;黏彈性流體基納米流體流變學(xué)特性[J];化工學(xué)報(bào);2014年S1期

8 陳立飛;;含碳納米管納米流體制備及其性能研究[J];上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

9 張敏革;張呂鴻;姜斌;李鑫鋼;;雙螺帶-螺桿攪拌槳在不同流體中的攪拌流場(chǎng)特性[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2009年10期

10 劉建;張正國(guó);高學(xué)農(nóng);王真勇;;螺旋折流板與弓型折流板強(qiáng)化管換熱器的傳熱性能對(duì)比[J];壓力容器;2011年03期

本文編號(hào)：987054