纳米流体稳定性和粘度的影响因素分析

采用“两步法”制备质量分数为0.5wt%~4.0wt%的Cu-乙二醇纳米流体,研究超声时间、浓度和温度对纳米流体稳定性及粘度的影响。研究结果表明,温度为20℃时,分析经过超声15~75min处理的Cu-乙二醇纳米流体(4.0wt%)粘度发现,超声45min时其粘度最大;分析超声45和60min的纳米流体透射电镜(TEM)图像发现,超声45min时其稳定性更优;在乙二醇溶液里添加Cu纳米颗粒会影响流体的粘度,且粘度随粒子质量分数增大而增大,流体稳定性随质量分数增大而减小;Cu-乙二醇纳米流体的粘度随温度的升高而变小。通过分析实验数据,在修正已有的粘度模型基础上,拟合纳米流体粘度与粒子浓度、温度的关系,提出了新的粘度计算公式。根据固溶体的形成机理和能量最低原理对以上现象进行了理论解释。

纳米流体导热系数的影响因素分析

采用"两步法"制备质量分数为0.5%、1.0%、2.0%和4.0%的Cu-乙二醇纳米流体,添加了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十二烷基苯磺酸钠(SDS)作为表明活性剂。利用Hot Disk 2500s热常数分析仪测试Cu-乙二醇纳米流体导热系数,在分析温度和颗粒浓度对其导热系数的影响基础上,重点研究了两种不同表面活性剂及添加量对纳米流体导热系数的影响。结果表明:Cu-乙二醇纳米流体的导热系数随质量分数的增大而增大,随温度的升高而增大。添加了PVP的纳米流体导热系数随PVP的添加量增加呈先增加后减小的趋势,但添加了SDS的纳米流体的导热系数小于无表明活性剂时纳米流体导热系数。适当的纳米颗粒浓度与PVP表面活性剂浓度比例,对提高Cu-乙二醇纳米流体的导热系数有帮助。

结构形式对双层微通道热沉传热性能的影响

设计一种双层微通道热沉,即热沉上下层通道结构相异B(上层为矩形微通道,下层为复杂结构微通道),旨在降低压降的同时保持良好的换热性能,并与上下层通道均为复杂结构微通道的热沉A作对比。用数值方法研究了顺流和逆流时、不同通道结构(PA、PB、CA、CB)对其传热性能的影响,并用场协同原理分析流场与温度场的协同关系对传热的影响。结果表明:当0<Re<140时,顺流PA和PB的底面平均温度明显低于逆流CA和CB;当140<Re<250时,底面温度分别从低到高依次为PB、CB、PA、CA。从结果可知,若对底面温度要求高的微电子芯片,可采用结构PB;从综合传热性能看,结构PB的综合传热性能更佳,其传热协同角最小,说明该种布置方式改善了流场和温度场的协同关系。