[发明专利]一种多因素宽参数纳米流体换热特性实验系统及实验方法

说明书

一种多因素宽参数纳米流体换热特性实验系统及实验方法，该系统包括实验回路、压力控制回路以及冷却回路三部分；实验回路由超声振荡仪、循环主泵、回热器、质量流量计、预热段、实验段、数据采集系统以及电加热系统组成；压力控制回路由高压氮气以及气液联箱和安全阀组成；冷却回路由冷却塔、循环泵、冷却套管组成；该实验系统能针对不同组分的纳米流体，在保持纳米流体稳定性的情况下，进行多因素和宽参数下的单相对流换热以及流动沸腾换热和临界热流密度实验研究；本发明还提供了实验方法；确保了纳米流体稳定性、避开分散剂或其他添加剂的影响，便于研究纳米流体单相对流换热、流动沸腾换热以及临界热流密度的影响因素和机理。

技术领域

本发明涉及新型的换热工质纳米流体的单相对流换热、流动沸腾换热以及临界热流密度相关研究领域，具体涉及一种多因素宽参数纳米流体换热特性实验系统及实验方法。

背景技术

纳米流体被学者们寄以厚望能在大功率密度的换热系统作为冷却剂迅速带走系统中的热量，降低各部件温度，提高系统的经济性和安全性。自其提出以来，纳米流体换热特性的研究中关于纳米流体流动沸腾换热是否强化出现了较为明显的分歧，对于影响纳米流体换热特性的因素的分析还不够深入，同时纳米流体的换热机理尤其是临界热流密度增强的机理存在巨大空白，并且现有的研究很难规避分散剂以及pH值调节剂对纳米流体换热特性的影响。为此，避开分散剂或调节剂的作用，才能真正研究纳米颗粒以及基液对纳米流体特性的影响，探索纳米流体沸腾换热以及临界热流密度特性以及机理有重要意义。

文章(Wu J M,Zhao J.A review of nanofluid heat transfer and criticalheat flux enhancement—Research gap to engineering application[J].Progress inNuclear Energy,2013,66:13-24.)指出，在现有的换热系统中，流动沸腾是更为常见的换热现象，而沸腾临界则是换热系统中重要的热工参数，是研究换热系统不可回避的重要研究内容；然而，目前关于纳米流体流动沸腾换热及其临界热流密度研究还十分匮乏，并且其换热特性和机理尚不明确，甚至纳米流体的流动沸腾换热能力是否增强还存在很大的争议，十分值得进一步深入的研究。

文章(Bahiraei M,Hangi M.Flow and heat transfer characteristics ofmagnetic nanofluids:A review[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2015,374:125-138.)指出，目前纳米流体的研究过程中，分散剂或其他添加剂带来重要的影响，甚至掩盖了纳米流体自身的换热特性，及时规避分散剂或其他添加剂的影响，真正研究纳米颗粒以及基液的特性对纳米流体换热的影响是必要并且迫切的。

文章(Fang X,Chen Y,Zhang H,et al.Heat transfer and critical heat fluxof nanofluid boiling:A comprehensive review[J].Renewable and SustainableEnergy Reviews,2016,62:924-940.)指出，目前纳米流体沸腾换热及临界热流密度的研究都没有考虑到压力的影响，这很大程度上制约了纳米流体相关机理研究的进展，研究压力对纳米流体沸腾换热以及临界热流密度的影响，丰富纳米流体换热影响因素的研究，从机理上认识纳米流体换热特性是十分必要且意义重大的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多因素宽参数纳米流体换热特性实验系统及实验方法，克服了上述现有技术存在的问题，确保了纳米流体稳定性、避开分散剂或其他添加剂的影响，便于研究纳米流体单相对流换热、流动沸腾换热以及临界热流密度的影响因素和机理。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多因素宽参数纳米流体换热特性实验系统，包括实验回路、冷却回路以及压力控制回路；