【摘要】：在當今社會能源高效利用一直是時代發(fā)展不可回避的重要議題。新興的納米技術和石墨烯工業(yè)的發(fā)展為新型冷卻液的制備和發(fā)展提供了有力支撐。相比傳統(tǒng)的冷卻液,石墨烯納米粒子冷卻液具有更好的傳熱性能。這種新型冷卻液為改善發(fā)動機冷卻性能提供了新的途徑。本文通過實驗和模擬方法研究了石墨烯納米粒子溶液在發(fā)動機散熱器中的傳熱性能。首先,以50%乙二醇水溶液為基液,采用兩步法配制出四種不同質量分數(0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%)的石墨烯納米粒子冷卻液。然后,設計并搭建由風機、發(fā)動機散熱器、加熱循環(huán)裝置、溫度壓力傳感器、流量計等組成的試驗臺架,在該臺架上試驗并測量散熱器不同入口溫度、流速、粒子質量分數、風量等條件下出口溫度和壓力以及散熱器的壁溫。最后,應用三維流體仿真軟件模擬散熱器的出口溫度和進出口壓降,驗證了實驗的合理性和準確性。主要的結論如下:(1)增大石墨烯納米粒子冷卻液流速能夠強化傳熱。在入口溫度85℃條件下,0.1wt%納米粒子溶液在流量1.2m3/h時的傳熱系數比0.6m3/h時提升了 14.3%。(2)增加石墨烯納米粒子冷卻液入口溫度能夠強化傳熱。在流量1.2m3/h條件下,0.1 wt%的納米粒子溶液在85℃和75℃時的傳熱系數相對基液分別提高了 24%和13%。(3)增加石墨烯納米粒子質量分數能夠提高溶液的傳熱系數。在入口溫度80℃條件下,0.1wt%的納米粒子溶液在1.2m3/h時傳熱系數相比基液增加了 17%。而0.4wt%的納米粒子溶液相比于0.1wt%的納米粒子溶液,傳熱系數僅增加了 15%。(4)啟動風機能夠驅使散熱器附近的空氣進行強迫對流,增加傳熱量,從而增加冷卻液的傳熱系數。在入口溫度85℃、流量1.2m3/h條件下,0.1wt%的納米粒子溶液的傳熱系數在風機轉速1200r/min時相對無風提高了40.8%。(5)添加石墨烯納米粒子導致冷卻液的粘度增加,進而增加冷卻液的流動阻力,減弱冷卻液的傳熱強度。而實驗數據表明添加石墨烯納米粒子能夠顯著提升冷卻液的傳熱系數。這說明添加石墨稀納米粒子對增加冷卻液傳熱系數所帶來的正面影響遠大于負面影響。
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U464.138.2
【圖文】：

廣西大學石墨烯小試基地提供了本實驗所用的三維石墨烯，產品主要成分由碳納米逡逑管和三維石墨烯構成，成分較為純凈。該公司的石墨烯產品性能如表２－１所示，該石墨逡逑烯的三維構造在掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）下的照片如圖２．１所示，通過顯微鏡圖片我們逡逑可以看到這種三維石墨烯有較為獨特的團簇蜂窩狀結構。相較二維石墨烯規(guī)律的分子排逡逑列，這種三維石墨烯的結構稍顯復雜。逡逑表２－１三維石墨烯納米顆粒的特性逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－１邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｒｅｅ邋ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｇｒａｐｈｅｎｅ邋ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ逡逑項目邐ｍ．邐逡逑成分邐５０％三維石墨烯、５０％碳納米管逡逑面密度（ｍｇ／ｍ２）邐０．７７逡逑狀態(tài)邐粉末逡逑１２逡逑

成數字信號輸入到電腦中顯示出來，利用ＮＩ－９２１４模塊與熱電偶連接來懫集實時溫度，逡逑是一個集成化、智能化的測量系統(tǒng)。整個測量過程都通過電腦中編輯好的ＬａｂＶＩＥＷ程序逡逑控制，進行溫度實時采集以及數據保存工作。工作示意圖如圖２－４所示。逡逑數字信號模擬信號邐［邐＾邐】逡逑？Ｌ＝＝＝５＝＾Ｊ｜邐＜邐邋＜邐逡逑數據采集卡邐散熱器逡逑圖２．４溫度采集裝置示意圖逡逑Ｆｉｇ邋２．４邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｒｅｃｏｒｄ邋ｄｅｖｉｃｅｓ逡逑數據采集系統(tǒng)的硬件部分包括ｃＤＡＱ－９１８８數據采集卡和ＮＩ－９２１４模塊以及熱電偶，逡逑具體形式如圖２．５所示。ｃＤＡＱ－９１８８數據采集卡還可以與其他模塊組合使用測量溫度、逡逑壓力、速度、電壓、電流等多種參數，需要不同的模塊和相應的探頭組合使用就可以實逡逑現，本實驗只用其測量進出口和壁面的溫度。ＮＩ－９２１４模塊是用于測量溫度的采集模塊，逡逑１６－0１、２４七＿｜１熱電偶信號輸入，使用環(huán)境溫度一１００。０＜１；＜４００。（：，溫度過高或過低逡逑１６逡逑

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本文編號：2742343