池沸腾中纳米流体对流换热的分形模型.pdf

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：083032 池沸腾中纳米流体对流换热的分形模型 肖波齐 王宗篪 （三明学院物理与机电工程系，三明，365004） Tel：013375077686 0598-8398097 E-mail：xiaoboqi2006@126.com 摘要：推导出池沸腾中纳米流体对流换热的分形模型。从该模型中发现纳米流体对流换热的热流密度 是温度、纳米颗粒的平均直径、纳米颗粒的浓度、纳米颗粒的分形维数、基本液体的物理特性的函数。 并且没有增加新的经验常数。模型预测的结果与实验数据进行了比较，两者是较好的吻合。 关键词：池沸腾；分形；对流换热 A Fractal Model for Nanofluids from Heat Convection in Pool Boiling Xiao Bo-qi Wang Zong-chi (Department of Physics and Electromechanical Engineering, Sanming University, Sanming, 365004) Abstract: A fractal model for nanofluids from heat convection is proposed in pool boiling. The proposed model for heat flux convection is found to be a function of temperature, average nanoparticle size, concentration, fractal dimension and fluid property. No additional/new empirical constant is introduced. The model predictions are compared with the existing experimental data, and fair agreement between the model predictions and experimental data is found. Key words: Pool boiling; Fractal; Convective heat transfer 1.引言 近年来由于航天、电子和新能源等科学的快速发展，以及全世界工农业生产过程对 节能与节材的重大需求，小温差下传递最大可能热量的强化液体沸腾换热的研究受到国 内外广泛的重视，其中纳米流体沸腾换热成为工程热物理学科当前最热门的的前沿课 题。纳米流体作为一种新的功能流体，具有许多独特的物理特性。把金属或者非金属纳 米颗粒分散到流体介质中，制备成均匀且稳定的纳米颗粒悬浮液，是一种高性能新型换 热介质。金属或非金属固体颗粒的加入，可以提高流体导热系数和流动掺混强度从而强 化对流换热。在液体加入纳米颗粒，使液体的导热系数得到大幅度的提高，而且流动中 颗粒之间以及颗粒与流道的碰撞和掺杂，可以显著增强对流换热。大量关于纳米颗粒悬 浮液的实验表明[1-4]，纳米颗粒的添加可以有效的增加液体的对流换热。本文考虑了对 流换热时纳米颗粒在悬浮液中的布朗运动，从分形的角度出发推导纳米流体对流换热的 分形模型，研究纳米颗粒悬浮液的对流传热机理。 资助项目：福建省教育厅A 类基金（No.JA07167 ），三明学院科学研究发展基金（No.B0704/Q ） 2.纳米颗粒对流换热的分形模型 纳米流体中悬浮的纳米颗粒受布朗力等力的作用做无规则运动，布朗扩散、热扩散 等现象存在于纳米流体中，纳米颗粒的微运动使得粒子与液体间有微对流现象存在，这 种微对流增强了粒子与液体间的能量传递过程，增强了对流换热。单个纳米颗粒对流换 热的热量为：