纳米流体在车辆散热中的应用:多壁碳纳米管与MCDM技术的结合
随着现代车辆性能的不断提升,引擎效率和散热器传热性能成为关键。为了确保发动机在各种工况下保持稳定的温度,研究人员和工程师正在寻找提高散热效率的方法。
多壁碳纳米管(MWCNT)基纳米流体因其卓越的热传导特性在汽车散热器中的应用备受关注。然而,选择合适的多壁碳纳米管基纳米流体及其最佳工作条件是一个复杂的多目标决策问题。

本研究评估了纳米流体在冷却系统中的热性能,特别是导热系数、密度、动态粘度和比热容等参数。为了测量这些参数,使用了KD2 Pro热分析仪、数字电子称重机、Brookfield粘度计和模块化差示扫描量热仪。
实验对象为扁管百叶翅片式散热器,实验装置包括散热器、储液罐、电加热器、泵、转子流量计等。通过控制阀调节质量流量,使用Fluke 925叶片风速计评估风速,所有传热流体管均进行了隔热处理。

实验中,将MWCNT基纳米流体加热至所需温度后,通过泵流经散热器,同时开启风扇吸收热量。研究发现,随着纳米流体温度的降低,MWCNT填充的SG-MWCNT基纳米流体的密度增加。
研究结果表明,随着MWCNT填充量的增加和纳米流体温度的升高,SG-MWCNT基纳米流体的热导率也相应提高。此外,尽管多壁碳纳米管本身具有高导热性,但其与包覆的SG之间的界面热阻限制了热传导的提高。
当纳米流体温度从50°C升至70°C时,MWCNT填充的SG-MWCNT基纳米流体的导热系数提高了约1.08至1.24。此外,随着MWCNT填充量的增加,SHC比率(C_p_nf / C_p_SG)有所减小。
SG-基多壁碳纳米管的纳米流体动态粘度也受到多壁碳纳米管填充和纳米流体温度降低的影响。实验结果表明,与温度相关的动态粘度比的增加可能源于布朗运动。

本研究采用FDRM(因子设计研究方法)开发数学模型,优化响应变量。研究发现,通过在椭圆交叉铜管内涂覆MWCNTs,可以显著增强强制对流传热,并记录输入和输出因素以构建汽车散热器的数学模型。