[实用新型]一种扭曲管内纳米流体传热流动实验装置

说明书

本实用新型公开了一种扭曲管内纳米流体传热流动实验装置，包括恒温槽、离心泵、待测扭曲管、加热装置和若干贴片温度传感器，所述离心泵入口与恒温槽相连，出口通过供给管与待测扭曲管一端相连，所述待测扭曲管另一端通过回流管连接到恒温槽，所述待测扭曲管的进出口分别设有测量进出口温度的温度传感器以及用于测量进出口压差的差压传感器，待测扭曲管出口的回流管上还设有流量计，所述加热装置用于给待测扭曲管加热，待测扭曲管上安装有用于测量管壁温度的贴片温度传感器。本装置可对不同管束的流体传热流动特性进行研究，有助于对于传热机理的理解和深入研究。此外，整个系统的数据实现实时检测，保证对实验数据全过程的数据记录。

技术领域

本实用新型属于流体实验设备领域，涉及一种换热实验装置，尤其是涉及一种扭曲管内纳米流体传热流动实验装置。

背景技术

随着科学技术的发展和全球能源问题的日益凸显，传热流动特性已成为传热学中十分重要的一个研究领域。近年来有关纳米材料的制备与研究的发展使纳米颗粒加入流体中以强化传热得到了快速发展。

纳米流体是将金属或非金属的纳米颗粒分散到基液中，形成分散均匀稳定的新型换热工质。最早由美国国家实验室Chio提出，美国已经成功开发“纳米制冷液”，在普通的冷却液中加入纳米铜粒子，最高可增加40％的换热能力。由于纳米流体良好的导热性能，近年来关于纳米流体传热的研究报道很多，用于内燃机传热研究也有报道，但是研究报道集中在测试内燃机使用纳米流体后散热系统性能以及内燃机性能研究，没有独立的试验测试系统。

扭曲管作为一种强化传热管，在紧凑式换热器中应用广泛。扭曲管是圆管经过压扁和扭曲两个成形过程制作而成的螺旋扁管，最早是由瑞典Alards公司提出的一种高效换热管。流体在扭曲管内流动时，由于螺旋管道的作用，周期性地改变流体速度和流体方向，促进流体的径向混合，并破坏热边界层，从而强化传热。

纳米流体测试系统主要用于实际纳米流体换热效果的检测，由于试验系统设计之初，纳米流体特性参数影响的具体效果无法预估，因此需建立便于参数调整的数值计算模型，模型采用分子动力学模型，能够反映纳米流体密度、流量、黏度等信息对传热效果的影响。通过设计参数可调的柔性试验系统，检测数值计算结果，并规范模型计算条件,有利于纳米流体的应用以及进一步深入研究。

已有的研究对扭曲管内传统换热介质的换热性能开展了比较深入的研究，但是对扭曲管内纳米流体的流动传热特性的实验研究极为少见。由于扭曲管的几何形状与普通圆管相比有很大差异，有必要对扭曲管管内纳米流体流动与传热特性进行实验研究。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、控制方便的扭曲管内纳米流体传热流动实验装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过如下技术方案实现：

一种扭曲管内纳米流体传热流动实验装置，其特征在于：包括恒温槽、离心泵、待测扭曲管、加热装置和若干贴片温度传感器，所述恒温槽用于储存纳米流体并维持其温度恒定，所述离心泵入口与恒温槽相连，出口通过供给管与待测扭曲管一端相连，所述待测扭曲管另一端通过回流管连接到恒温槽，所述待测扭曲管的进出口分别设有测量进出口温度的温度传感器以及用于测量进出口压差的差压传感器，待测扭曲管出口的回流管上还设有流量计，所述加热装置用于给待测扭曲管加热，待测扭曲管上安装有用于测量管壁温度的贴片温度传感器。

进一步地，所述加热装置为加热带，所述加热带缠绕在待测扭曲管上。

进一步地，所述待测扭曲管上缠绕加热带后再缠绕一层气凝胶毡隔热材料，然后在气凝胶毡外再均匀缠绕一层隔热棉。

进一步地，所述待测扭曲管两端通过管夹支撑在试验台上。

进一步地，所述离心泵出口设有返回恒温槽的旁通管，所述旁通管上设有截止阀，所述回流管上也设有调节阀，旁通管下游的供给管上设有调节阀，通过调节阀和截止阀配合调节供给待测扭曲管的纳米流体流量。