目前,不论是在微观还是宏观领域,对散热制冷的要求越来越高。纳米流体,作为新一代传热冷却介质的代表,由丁其表现出稳定性好、导热性高、不易堵塞微通道以及减少腐蚀和节约能量等特点,越来越成为众多专家学者的研究重点。然而纳米流体的强化传热机理还不是很明朗,这将大大阻碍人们对其有效的开发和使用。 导热系数是反映纳米流体传热性能的一个重要参数,其主要测试方法为瞬态热线法,但在热线法中受被测流体自然对流的影响,测量时间须控制在前儿秒钟之内,对测量仪器的响应和灵敏度有更快更高的要求。为了避免上述缺陷,更好的配合计算机模拟米探索纳米流体的强化传热机理,本文引进一种新的交流调制技术3ω法,通过测量试样温升的频率响应获得导热系数,现已成功用于体态、薄膜等固体材料领域的测试,但还很少用于流体领域。 在综述固体导热系数几个测试模型的基础上,引入了3ω法测量流体导热系数的无限大圆柱模型,验证推导了其实验原理,自行设计搭建了测量装置,对本课题组原测量电路作了进一步改进,通过对几种常规液体的测试表明,本方法能够有效的减小噪卢信号、自然对流等因素对实验结果的影响,测量精度基本达到3％,具有一定的可靠性,并且利用1ω电压可以判断待测流体在测量时内部体系是否稳定。 在综述纳米流体的合成方法及其稳定性影响因素的基础上,采用超声波振荡的两步法制备了纳米碳管、碳包铜以及铝等几种纳米流体,其中纳米碳管/乙二醇、铝/淬火油等纳米流体的稳定性较好,在室温下静置较长时间无明显沉降现象。 采用3ω法测量了纳米碳管悬浮液的导热系数,实验结果表明,纳米流体的导热系数比基液有所提高,并且高于传统的H-C理论预测值,传统的大颗粒固体悬浮液的预测理论已不再适用于纳米流体；纳米颗粒的浓度、悬浮液的温度是影响纳米流体导热系数的重要参数。采用3ω法测量了碳包铜、铝等金属纳米流体的导热系数,实验结果表明,纳米流体的导热系数比基液有一定提高,表面活性剂如分散剂、催冷剂的添加对导热系数有一定影响。