罗小平，涂华营，邓君



铝基微通道内纳米流体饱和沸腾及可视化研究

罗小平，涂华营，邓君

(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州，510640)

分别以去离子水及质量分数为0.3%，0.6%和0.9% Al2O3纳米流体为工质，在截面宽×高为0.3 mm×2.0 mm矩形铝基微通道内进行沸腾换热实验，并利用高速摄像仪进行可视化研究，分析热流密度、雷诺数、壁面粗糙度对流体传热系数的影响，探究流体流型变化与气泡生长规律。研究结果表明：纳米流体与去离子水的饱和沸腾传热系数随热流密度的增加而快速增大，努塞尔数随雷诺数增大而增大但增幅不同，质量分数为0.3%，0.6%和0.9%的3种纳米流体的比去离子水的分别提高约8%，13%和16%；在相同热流密度及质量流速条件下，纳米流体与去离子水的传热系数均随传热壁面粗糙度的增加而增大；流体流型的变化呈现周期性，增大热流密度，可缩短气泡生长周期，泡状流比例增加。

微通道；纳米流体；传热系数；粗糙度；可视化

受现代社会高新科技的快速发展的推动，微电机系统、精密农业机械、生物医学等科技产品朝着高度集成化的方向发展，由于它们的热流密度较高，微空间的传热冷却问题亟待解决[1]。在此背景下，以微尺度相变理论为基础的微通道内两相流动沸腾传热的研究变得极具研究潜力，微空间内的高效散热问题也受到新型科技产品的青睐。Dai等[2−3]发现将高导热性能的纳米流体应用于微通道中，利用工质的相变潜热使元件的换热表面保持在安全温度以下，可大大提高电子元件的工作寿命。……