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纳米制冷剂的热导率、稳定性及纳米流体电导率的实验与建模

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目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状综述

1.2.1 纳米流体热导率研究现状

1.2.2 纳米流体电导率研究现状

1.2.3 纳米流体稳定性研究现状

1.3 主要研究工作

第二章 纳米制冷剂热导率的实验研究

2.1 实验对象

2.2 实验装置与步骤

2.2.1 实验装置

2.2.2 实验步骤

2.2.3 实验验证

2.3 实验结果与分析

2.3.1 含球形纳米颗粒的纳米制冷剂的实验结果与分析

2.3.2 含纳米管的纳米制冷剂的实验结果与分析

2.4 本章小结

第三章 纳米制冷剂热导率的模型研究

3.1 含球形纳米颗粒的纳米制冷剂热导率模型的建模

3.1.1 已有含球形纳米颗粒的纳米流体热导率模型的验证与分析

3.1.2 含球形纳米颗粒的纳米制冷剂热导率模型的建模思路

3.1.3 纳米颗粒团聚体空间结构的模拟

3.1.4 纳米颗粒表面流体分子吸附层厚度的计算

3.1.5 热阻网络法介绍

3.1.6 计算颗粒间热导率

3.1.7 计算纳米颗粒团聚体热导率

3.1.8 计算纳米流体热导率

3.1.9 团聚体颗粒数、黏附概率、颗粒间的热导率对纳米流体热导率计算结果的影响

3.2 含球形纳米颗粒的纳米制冷剂热导率模型的验证

3.3 含纳米管的纳米制冷剂热导率模型的建模

3.3.1 已有含纳米管纳米流体热导率模型的验证与分析

3.3.2 纳米管制冷剂热导率的新模型

3.4 含纳米管的纳米制冷剂热导率模型的验证

3.5 纳米流体热导率通用模型的建模

3.5.1 热导率通用模型技术路线

3.5.2 纳米粉体团聚体热导率

3.5.3 确定分子吸附层厚度、纳米颗粒团聚体体积分数

3.5.4 纳米流体热导率的计算

3.6 纳米流体热导率通用模型的验证

3.7 本章小结

第四章 纳米制冷剂稳定性的实验研究

4.1 实验对象

4.2 实验装置与步骤

4.2.1 实验装置

4.2.2 实验步骤

4.3 实验结果与分析

4.3.1 纳米粉体种类对稳定性的影响

4.3.2 纳米粉体几何参数对稳定性的影响

4.3.3 分散剂对稳定性的影响

4.4 本章小结

第五章 纳米制冷剂稳定性的模型研究

5.1 纳米粉体沉降与团聚对纳米流体稳定性的影响

5.2 纳米流体稳定性模型的建模

5.2.1 微元初始化模型

5.2.2 纳米粉体团聚模型

5.2.3 纳米粉体沉降模型

5.2.4 纳米粉体浓度及纳米流体透射比计算模型

5.3 纳米流体稳定性模型的算法

5.4 纳米流体稳定性模型的验证

5.5 本章小结

第六章 制冷系统中纳米流体电导率的实验研究

6.1 纳米制冷剂的应用对于制冷系统安全性的影响

6.2 实验对象

6.2.1 纳米粉体的选择

6.2.2 流体的选择

6.2.3 实验工况的选择

6.3 实验装置与步骤

6.3.1 实验装置

6.3.2 实验步骤

6.4 实验结果与分析

6.4.1 纳米粉体种类与浓度对纳米制冷剂电导率的影响

6.4.2 纳米粉体种类与浓度对纳米冷冻油电导率的影响

6.4.3 制冷剂体积分数对纳米制冷剂-油混合物电导率的影响

6.4.4 温度对纳米冷冻油电导率的影响

6.4.4 纳米粉体对制冷系统绝缘性能的影响

6.5 本章小结

第七章 纳米流体电导率的模型研究

7.1 含球形纳米颗粒的纳米流体电导率模型的建模

7.1.1 建模思路

7.1.2 电阻网络法介绍

7.1.3 计算颗粒间电导率

7.1.4 计算纳米颗粒团聚体电导率

7.1.5 计算纳米流体电导率

7.2 含球形纳米颗粒的纳米流体电导率模型的验证

7.3 含纳米管的纳米流体电导率模型的建模

7.4 含纳米管的纳米流体电导率模犁的验证

7.5 纳米流体电导率通刚模型的建模

7.5.1 建模思路

7.5.2 纳米粉体团聚体电导率

7.5.3 纳米流体电导率的计算

7.6 纳米流体电导率通用模型的验证

7.7 本章小结

第八章 结论与展望

8.1 本文主要工作总结和结论

8.2 本文主要创新点

8.3 未来工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读博士学位期间发表和投递的论文与专利

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摘要

作为一种新型换热流体,纳米流体得到了越来越多的关注。纳米制冷剂是纳米流体的一种,其特征是主流体为制冷剂。为了较好地利用纳米制冷剂增强制冷系统的性能,所以需要研究纳米制冷剂热导率;为了保证纳米制冷剂在系统中长期运行,同时需要研究其稳定性。由于纳米制冷剂的应用必然将纳米粉体引扩散到整个制冷循环回路,导致制冷回路中的纳米流体的电导率上升,所以需要研究纳米流体电导率以确保制冷系统的绝缘性。围绕这个目标,本文对纳米制冷剂的热导率与稳定性以及制冷系统中纳米流体的电导率进行了实验与模型研究。主要研究内容包括:
   1)测量了含铜、铝、镍、氧化铜、氧化铝和碳纳米管的纳米制冷剂的热导率。实验表明纳米制冷剂的热导率随着纳米粉体体积分数的增加而显著增加。分析了纳米粉体种类与几何尺寸对纳米制冷剂热导率的影响。
   2)提出了含球形纳米颗粒的纳米制冷剂热导率模型,含纳米管的纳米制冷剂热导率模型和纳米流体热导率通用模型。用实验数据验证了模型,结果表明这三个模型的精度超过已有的纳米流体热导率模型,推荐用来预测纳米流体,尤其是纳米制冷剂的热导率。
   3)通过测量其透射比评估纳米制冷剂的稳定性。测量的纳米制冷剂为3种分散方式、9种纳米粉体和3种纳米粉体体积分数的组合。实验结果表明纳米粉体可以在纳米制冷剂内稳定分散。推荐Span80可以作为纳米制冷剂的分散剂。
   4)提出纳米流体稳定性模型。模型在计算纳米粉体的速度后求得纳米流体的透射比。通过实验数据验证了模型,结果表明该模型可以定量预测部分纳米制冷剂的透射比,并定性预测其余纳米制冷剂的透射比。
   5)测量了含铜、铝、镍、氧化铝和碳纳米管的纳米制冷剂与纳米油的电导率。实验表明纳米制冷剂与纳米油的电导率随着纳米粉体体积分数的增加而增加,但是纳米制冷剂与纳米油的电导率依然在国标的规定范围之内,纳米粉体不会损害纳米制冷剂与纳米油的绝缘性能。分析了纳米粉体种类与几何尺寸对纳米制冷剂与纳米油电导率的影响。
   6)提出了含球形纳米颗粒的纳米制冷剂电导率模型,含纳米管的纳米制冷剂电导率模型和纳米流体电导率通用模型。用实验数据验证了模型。结果表明上述模型可以用来预测纳米制冷剂的电导率。

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