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          納米氧化銅制備納米流體可作為柴油機冷卻介質

          作者:昆山德陽新材料科技有限公司-氧化銅 納米銅粉生產廠家 人氣: 時間:2019-08-13 12:50

          納米氧化銅制備的納米流體可作為柴油機冷卻介質

          新型傳熱介質納米氧化銅粉流體,即以一定的方式和比例將納米級氧化銅粉粒子添加到流體中,納米流體作為一種新型傳熱介質可以顯著強化傳熱,熱量傳遞發生在納米氧化銅顆粒表面。一系列研究表明在液體中添加納米氧化銅粉粒子,可以顯著提高整個液體的導熱系數,提高熱交換系統的傳熱性能。添加納米氧化銅粉粒子能夠顯著提高流體導熱性能,其主要原因是:納米氧化銅粉粒子在流體中做無規則運動時,納米氧化銅粉粒子所攜帶的能量發生遷移,這部分能量遷移增強了納米流體內部的能量傳遞,提高了納米流體的熱導率;納米氧化銅粉粒子的微運動使納米氧化銅粒子與液體間有微對流存在,這種微對流增強了納米氧化銅粉粒子與液體間的能量傳遞,提高了納米流體的熱導率;此外,納米氧化銅粉粒子之間的相互作用及碰撞,也起到了增強傳熱的作用。
          胡文君(浙江新柴股份有限公)和陳希穎(中國一汽無錫油泵油嘴研究)曾對平均粒徑為100nm的納米氧化銅粉制備的CuO納米流體的柴油機冷卻介質做了詳細的試驗與測試,昆山德陽新材料科技有限公司生產的納米氧化銅粉的一次平均粒徑在40-100納米,比兩位研究者所使用的納米氧化銅粒徑更小,容易得到更好的效果。兩位研究者的試驗部分結果顯示:納米氧化銅粉粒子的平均粒徑是100 nn,即CuO 的質量流量與水的質量流量成比例,所以沒有對CuO粒子的個數進行確定。隨著CuO粒數的增加,氧化銅在水套內的分布逐漸均勻,CuO粒子質量分數在3%時,CuO粒子基本能夠在水套中均勻地分布,但當氧化銅含量在5%時,由于在水套局部位置流道幾何形狀復雜( 如缸體冷卻腔通往缸蓋冷卻腔的上水孔附近) ,導致了在此區域內CuO粒子出現流動不均勻現象,并發現小范圍流動死區。與純水作為傳熱介質的流動計算結果對比發現,出現粒子流動死區的位置恰恰也是純水出現流動死區的位置,說明流道幾何形狀對于納米流體兩相流動存在較大影響,合理設計水套形狀對于納米流體的換熱效果會有很大改進。
          納米流體速度場分析
          由于納米流體的流動性能比純水差,缸蓋兒何形狀復雜,可能會在局部位置出現流速過低現象,并影響缸蓋的冷卻效果,從CuO質量分數為3%的納米流體在缸蓋區域的速度矢量圖,可以發現,在缸蓋“鼻梁”,兩者都具有較高的流速,納米流體存缸蓋處的流動效果略低于純水,說明該區域的冷卻效果較好。在采用粒子隨機跟蹤方法計算不同質量分數的CuO粒子從水套進口到出口的停留時間時發現,CuO粒子的平均停留時間與其質量分數相關性不明顯,統計結果如圖7所示,說明在兩相流動過程中,CuO粒子對水的影響作用較小,CuO粒子在水套中的換熱效率與納米流體的流速相關性不大。
          納米流體換熱量分析
          隨著納米氧化銅粒子的增加,納米流體的換熱性能也逐漸增強,計算中采用粒子隨機跟蹤方法,得到了CuO粒子質量分數不同的納米流體在水套流動過程中的內能變化和換熱總量變化。計算發現,隨著CuO粒子質量分數的增加,其在缸蓋區域的內能總和增加,但是高質量分數時單個CuO粒子的內能比低質量分數時的要低,此現象說明當納米流體的CuO粒子質量分數較低時,CuO粒子之間的間距相對較大,彼此碰撞并形成團聚的機會減少,溫度較高的CuO粒子將熱量直接傳遞給相對溫度較低的CuO粒子的概率下降,低質量分數CuO粒子納米流體的內能明顯大于高質量分數CuO粒子納米流體的內能。圖8是CuO粒子質量分數為1%,3%和5%的納米流體換熱總量統計圖,隨著CuO粒子的增加,納米流體的換熱能力顯著提高,與傳熱介質為純水相比,CuO粒子質量分數為5%的納米流體換熱能力顯著提高。計算時,考慮到換熱系數的問題,對于納米流體在流動過程中隨著移動以及與水套壁面的熱交換,換熱系數不斷變化,為了便于分析,文中因此沒有給出換熱系數三維云圖,而采用了對CuO粒子質量分數不同的納米流體在出口邊界時的換熱總量來進行分析,說明隨著納米流體中CuO粒子質量分數的增加,換熱能力也在提高。
          昆山德陽新材料科技有限公司可以提供更小粒徑的納米氧化銅粉,該納米氧化銅粉有望得到更高品質的CuO納米流體,具體可以咨詢相應的技術工程師:15250257568.
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