納米流體強化微槽群平板熱管傳熱特性的研究

《納米流體強化微槽群平板熱管傳熱特性的研究》是依託瀋陽航空航天大學，由寇志海擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：納米流體強化微槽群平板熱管傳熱特性的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：寇志海
• 依託單位：瀋陽航空航天大學

項目摘要

微槽群平板熱管是依靠彎月面薄液膜的蒸發相變來強化傳熱的，因此工質的輸運特性對微槽群平板熱管的傳熱性能有強烈的影響。而納米流體作為一種新型、高效的傳熱工質，可有效提高熱系統的傳熱性能。研究表明，納米流體作為工質可以極大增強微槽群平板熱管的傳熱性能。但是，納米流體強化彎月面蒸發薄液膜傳熱傳質的機理尚未闡明，相關的理論模型及封閉方程還沒有建立，納米流體微槽群平板熱管流動和傳熱過程的理論模型也就無法準確建立。本項目擬利用分子動力學方法探究納米流體強化彎月面蒸發薄液膜傳熱傳質的機理，建立適用於納米流體彎月面蒸發薄液膜傳熱傳質的理論模型，並在以上工作的基礎上最終建立納米流體微槽群平板熱管流動和傳熱的理論模型，得到最佳納米流體種類和最佳粒子濃度，用以指導納米流體微槽群平板熱管的最佳化設計。

結題摘要

電子元器件及設備正在向高效化、緊湊化、微小型化的方向發展，從而導致單位容積電子器件的發熱量迅速增大。微槽群平板熱管是依靠彎月面薄液膜的蒸發相變來強化傳熱的，在電子器件的散熱和消除熱點領域具有著廣闊的套用前景。而納米流體作為一種新型、高效的傳熱工質，可極大增強微槽群平板熱管的傳熱能力。本項目對納米流體強化微槽群平板熱管的傳熱特性進行研究。基於驅動力及液膜厚度的不同，將納米流體蒸發彎月面的蒸發薄液膜區域劃分為兩個不同的區域：排空區和構造區。在構造區內，液膜厚度大於納米粒子的有效直徑，納米粒子的有序排列產生了額外的構造性脫離壓力。而在排空區內，液膜的厚度小於納米粒子的有效直徑，不存在納米粒子，產生排空力。排空力和構造性脫離壓力隨著納米粒子直徑的降低而增大，強化了納米流體蒸發彎月面的傳熱傳質能力。利用兩步法製備了Al2O3-水納米流體。確定了納米流體的最佳製備工藝為超聲分散 2 小時，此時Al2O3-水納米流體的懸浮穩定性最好。對納米流體微槽群平板熱管的傳熱性能進行了試驗研究。結果發現，存在一個最佳的納米粒子體積份額為1.5%，可使納米流體強化微槽群平板熱管的傳熱能力最為顯著。與去離子水作為工質相比，納米流體作為工質可使微槽群平板熱管的當量導熱係數提高約15.6%。納米流體是一種適用於微槽道平板熱管的新型傳熱工質，在強化微槽群平板熱管傳熱方面具有良好的套用前景和發展潛力。