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三维构造石墨烯纳米流体对汽车散热器冷却性能的影响研究
| 论文题名： | 三维构造石墨烯纳米流体对汽车散热器冷却性能的影响研究 |
| 关键词： | 三维构造石墨烯;发动机冷却液;纳米流体;冷却性能;数值模拟;汽车散热器 |
| 摘要： | 纳米流体相比于传统冷却介质，在能量传递方面具有明显的两大优势:1)传热效果高于纯基液，且与含量、温度等因素有关，可根据传热量需求，合理设计传热系统;2）优于毫米、微米粒子悬浮液的均匀稳定性，较好的抗蚀抗沸性能。由此可见，纳米冷却液在强化传热性能，提升冷却系统高效化、紧凑化以及轻型化，改善发动机热效率及节能环保等领域有着广泛应用前景。本文主要以三维构造石墨烯纳米流体在汽车散热器中的传热特性为研究主题，开展了以下工作: (1)分别以乙二醇、50％乙二醇水溶液和丙二醇为基液，采用两步法，并配合分散剂、搅拌、超声波震荡等工艺程序配置出12种稳定的不同三维构造石墨烯含量纳米冷却液。 (2)建立汽车散热器传热实验台架，在流量为6-14LPM(Liter PerMinute)，入口温度为40℃、45℃、50℃、55℃的条件下，对每一种纳米流体的换热性能进行实验研究。结果表明:1）三维构造石墨烯纳米流体的传热系数随纳米粒子的质量浓度（wt％）升高呈现先增加后降低的趋势，在0.1wt％时达到最高值;2）传热系数随流体的初始温度升高而增大，55℃时0.05wt％的三维构造石墨烯丙二醇纳米流体的传热系数比40℃时提高了31.6％;3)随着流速的增大，换热量与传热系数都增大;4）在相同的条件下，三种基液配制而成的三维构造石墨烯纳米流体的传热性能由高到低依次为50％乙二醇水溶液、乙二醇、丙二醇。 (3)应用流体仿真软件对三维构造石墨烯-丙二醇纳米流体在汽车散热器管道内部的流动过程进行数值模拟，从冷却液出入口温差、压降以及流体传热综合性能（正效应/负效应）几个方面将仿真结果与实验结果作对比分析。结果发现，随着纳米粒子质量浓度的加大，冷却液出入口温差的仿真结果与实验结果误差变大，这是由于模拟时假定纳米流体为单相流体，忽略了纳米颗粒运动的影响;随着流量、三维构造石墨烯纳米粒子质量浓度的增加，系统压降增加，且流速对压降的影响程度高于纳米颗粒。三维构造石墨烯纳米冷却液的传热综合性能指标均大于1，表明所制备的纳米流体可作为良好的汽车散热器新型替代冷却液。 |
| 作者： | 梅倩 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 莫春兰;黄豪中 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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