光热转换系统中强化结构对纳米流体自然对流换热的影响
2021-10-30涂江林李春阳段康伟
东北电力大学学报 2021年4期
涂江林,齐 聪,李春阳,段康伟
(1.中国矿业大学电气与动力工程学院,江苏 徐州 221116;2.中国矿业大学徐海学院,江苏 徐州 221008)
自从纳米流体的概念被提出以来,大量学者开始研究纳米流体的强化换热效果[1~2].纳米流体具有优异的热性能[3-5],因此很多领域都用到这种工质,例如沸腾传热[6-8],太阳能收集器[9-10],热交换系统[11-14],热管[15-18],储能[19-20],光热转换[21],电子设备冷却[22-24]和温差发电[25]等.这种用具有高传热性能的新型流体代替传统流体的方法已经越来越多地应用于强化传热领域.
与传统工质相比,添加纳米颗粒(氧化铝[26-27]、多壁碳纳米管[28-29]、单壁碳纳米管[30]和二氧化钛[31]等)到液体中来增强换热的优势主要体现在以下几方面[32-33].纳米流体由于粒子和粒子,粒子和液体之间的相互作用和碰撞,可以破坏层流底层,降低热阻,增强流动湍流,最终增强传热[34-35].向液体中加入纳米粒子可以通过提高液体的导热性来增强换热[36-37].在相同组分的情况下,由于纳米颗粒的直径小于毫米或微纳颗粒的直径,并且纳米颗粒的表面积远大于毫米或微纳颗粒,因此纳米颗粒的导热系数高于毫米或微纳颗粒.纳米粒子的强布朗运动有利于使其保持稳定的悬浮状态而不发生沉淀[38],而毫米或微纳粒子则容易磨损或堵塞.此外,纳米粒子可以在悬浮液中起到润滑作用.
自由对流换热和强制对流换热都属于对流传热.Talebizadehsardari等[39]利用两相混合模型分析了银-水纳米流体在换热管中的自然对流传热特性,并……
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