【摘要】：冰蓄冷技術可以發(fā)揮“移峰填谷”作用,平穩(wěn)電網(wǎng)負荷,提升電廠發(fā)電效率,但水在相變凝固過程中導熱系數(shù)不高,且存在較大過冷度,這削弱了冰蓄冷系統(tǒng)的運行效率。將納米流體作為新型相變蓄冷材料,可以改善蓄冷系統(tǒng)的傳熱性能,同時納米粒子的異質成核特性,能夠減小相變過冷度,提高蓄冷工況的蒸發(fā)溫度。相對基液而言,納米流體具有更小的過冷度已被眾多研究者證實,但幾乎所有納米流體過冷度測量都是在容器中進行,并且少有文獻報道納米粒子抑制過冷度的機理,為了消除容器壁面對成核的影響,本文采用聲懸浮無容處理技術對氧化石墨烯納米流體過冷特性和成核規(guī)律進行研究。主要研究工作和結果如下:(1)采用超聲分散技術,以去離子水為基液,自行制備了質量濃度為0.03%的氧化石墨烯納米流體,靜置觀察和納米粒度及Zeta電位分析儀檢測結果均表明實驗制備的納米流體具有良好的穩(wěn)定性。搭建了聲懸浮冷卻系統(tǒng),調試運行結果表明,實驗系統(tǒng)能夠實現(xiàn)液滴穩(wěn)定懸浮、冷卻凝固、以及溫度的實時檢測記錄。(2)通過分析影響液滴懸浮穩(wěn)定性因素,指出實驗過程中液滴懸浮穩(wěn)定性主要受溫度變化影響,計算結果表明懸浮介質溫度下降幅度很大時,會使超聲波發(fā)射端和反射端偏離諧振狀態(tài),聲懸浮力迅速下降,在此基礎上提出了實現(xiàn)液滴穩(wěn)定懸浮的方法。實驗對比研究了去離子水和氧化石墨烯納米流體在容器中、不銹鋼表面和聲懸浮下的過冷特性,結果表明,聲懸浮可以削弱壁面等異質成核因素的干擾,有利于獲得大過冷度。(3)在超聲波發(fā)生器功率分別為20W和32W條件下,對體積為30μL的去離子水液滴進行500次成核實驗,得到聲懸浮下去離子水液滴相變過冷度分布,運用成核統(tǒng)計理論和經(jīng)典成核理論對過冷度進行計算分析,得到兩種功率下去離子水液滴的成核率表達式,進一步分析表明,提高聲功率可以增大液滴有效成核區(qū)域和減小成核功,從而增大成核率。結合實驗觀察和Seeley-Seidler統(tǒng)計方法對聲懸浮下去離子水液滴成核特點進行研究,發(fā)現(xiàn)成核主要發(fā)生在液滴表面區(qū)域,同時對表面成核機理進行了闡釋。(4)采用與去離子水相同的實驗條件和方法,測量了30μL質量濃度為0.03%的氧化石墨烯納米流體在聲懸浮下的相變過冷度,對實驗測得的過冷度進行統(tǒng)計分析和擬合計算,得到納米流體液滴的成核率,同時分析了聲功率對成核區(qū)域、臨界成核功、成核率的影響。分別基于體積成核和表面成核假設,對液滴成核特點進行分析,結果表明,聲懸浮下氧化石墨烯納米流體液滴的表面和內部都會發(fā)生成核,根據(jù)AFM和STEM的圖像觀測結果,建立了氧化石墨烯納米粒子的三角形柱體模型,運用異質成核理論對納米粒子促進體積成核的機理進行研究,結果表明,納米流體液滴發(fā)生表面成核和體積成核的熱動力學條件幾乎等同。(5)對比分析了氧化石墨烯納米流體和去離子水的過冷度、臨界成核功、成核率,結果表明,加入納米粒子使去離子過冷度分布趨于減小,20W和32W功率時納米流體平均相變過冷度分別減小了2.7K和2.3K;與去離子水相比,納米流體成核功在20W和32W功率下分別減少了60%和55%;另外,相同過冷度下納米流體的成核率比去離子水大,并且隨溫度降低其增長速度更快,主要原因是納米粒子的親水性和異質成核特性,降低了成核功,使得晶核更容易形成。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 吳金星;曹玉春;李澤;魏新利;;納米流體技術研究現(xiàn)狀與應用前景[J];化工新型材料;2008年10期

2 毛凌波;張仁元;柯秀芳;;納米流體的光熱特性[J];廣東工業(yè)大學學報;2008年03期

3 郭守柱;黎陽;姜繼森;;納米流體輸運性質研究進展[J];上海第二工業(yè)大學學報;2009年01期

4 云中客;;納米流體的熱輸運[J];物理;2009年07期

5 李長江;尹衍升;;納米流體流變特性研究最新進展[J];山東陶瓷;2009年03期

6 孟照國;張燦英;;納米流體的研究進展及其關鍵問題[J];材料導報;2010年01期

7 王良虎;向軍;李菊香;;納米流體的穩(wěn)定性研究[J];材料導報;2011年S1期

8 馮逸晨;顏紅俠;賈園;;納米流體在摩擦領域中的應用[J];材料開發(fā)與應用;2012年06期

9 史保新;劉良德;鄧晨冕;;納米流體在制冷及冷卻中的應用研究進展[J];材料導報;2012年S2期

10 賈莉斯;彭嵐;陳穎;莫松平;李震;;納米流體凝固和熔融相變過程的研究[J];工程熱物理學報;2013年02期

相關會議論文 前10條

1 陳今茂;易如娟;;納米流體及其在冷卻液中的應用[A];中國汽車工程學會燃料與潤滑油分會第13屆年會論文集[C];2008年

2 程波;杜塏;張小松;牛曉峰;;氨水—納米炭黑納米流體的穩(wěn)定性研究[A];第五屆全國制冷空調新技術研討會論文集[C];2008年

3 洪歡喜;武衛(wèi)東;盛偉;劉輝;張華;;納米流體制備的研究進展[A];第五屆全國制冷空調新技術研討會論文集[C];2008年

4 劉益?zhèn)?陳曦;;納米流體增強防護結構[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 沙麗麗;巨永林;唐鑫;;納米流體在強化對流換熱實驗中的應用研究進展[A];上海市制冷學會2013年學術年會論文集[C];2013年

6 劉四美;武衛(wèi)東;武潤宇;韓志明;;氧化鋅納米流體對氨水降膜吸收影響的實驗研究[A];走中國創(chuàng)造之路——2011中國制冷學會學術年會論文集[C];2011年

7 錢明;沈中華;陸健;倪曉武;李強;宣益民;;激光照射納米流體形成散斑的數(shù)值模擬研究[A];光子科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化——長三角光子科技創(chuàng)新論壇暨2006年安徽博士科技論壇論文集[C];2006年

8 吳恒安;王奉超;;納米流體提高驅油效率的微力學機理研究[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

9 劉崇;李志剛;;納米流體力學初探及應用[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

10 王志陽;楊文建;聶雪麗;楊懷玉;;瞬態(tài)熱絲法測量納米流體的導熱系數(shù)[A];2007高技術新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會暨《材料導報》編委會年會論文集[C];2007年

相關重要報紙文章 前1條

1 涵薏;新型換熱介質研制的領軍者[N];上�？萍紙�;2010年

相關博士學位論文 前10條

1 何欽波;外加磁場強化磁性納米流體的光熱特性及機理研究[D];華南理工大學;2015年

2 Umer Farooq;納米流動的邊界層流的同論分析解[D];上海交通大學;2014年

3 姜勇越;多相流流動與傳熱的數(shù)值研究[D];北京科技大學;2016年

4 張朝立;納米流體幾種典型流動傳熱問題的近似解析和數(shù)值研究[D];北京科技大學;2015年

5 馮釗贊;納米流體及納米表面的管內對流強化傳熱[D];浙江大學;2015年

6 江海峰;納米流體有效導熱系數(shù)理論模型及其中高溫實驗研究[D];清華大學;2015年

7 趙光普;微管道中納米流體流動及傳熱研究[D];內蒙古大學;2016年

8 王鵬;納米流體強化內燃機活塞冷卻油腔傳熱的基礎研究[D];大連理工大學;2015年

9 朱海濤;納米流體的制備、穩(wěn)定及導熱性能研究[D];山東大學;2005年

10 彭小飛;車用散熱器中納米流體高溫傳熱基礎問題研究[D];浙江大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 宋玲利;鋁納米流體集熱工質的制備與性能研究[D];廣東工業(yè)大學;2011年

2 李長江;納米流體的制備、表征及性能研究[D];中國海洋大學;2009年

3 王輝;納米流體導熱及輻射特性研究[D];浙江大學;2010年

4 管延祥;應用于熱管的納米流體熱物性參數(shù)的研究[D];濟南大學;2010年

5 孫通;納米流體管內層流流動特性的實驗研究[D];東北電力大學;2013年

6 張國龍;納米流體強化傳熱機理及數(shù)學模型的研究[D];青海大學;2015年

7 王瑤;納米流體在儲層巖芯表面的鋪展及其驅油機理研究[D];西安石油大學;2015年

8 王瑞星;Al_2O_3-H_2O納米流體蓄冷運輸箱內溫度場特性的研究[D];天津商業(yè)大學;2015年

9 郭蘅;Al_2O_3-H_2O納米流體的布朗運動和冰點研究[D];天津商業(yè)大學;2015年

10 曹遠哲;氧化石墨烯納米流體的制備及其在太陽能熱水器中的應用[D];上海應用技術學院;2015年

，

本文編號：2494720