金属矿山 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (10): 234-241.
朱梦锴1,2 张昌建1,2 李 刚3 罗景辉1,2 王 硕1,2 平天祎1,2 王 森1,2
ZHU Mengkai1,2 ZHANG Changjian1,2 LI Gang3 LUO Jinghui1,2 WANG Shuo1,2 PING Tianyi1,2 WANG Sen1,2
摘要: 针对高温金属矿山井下空气冷却器存在的体积庞大、易结垢和传热效率低等问题,提出采用纳米流体
与旋转纽带协同强化传热技术,系统探究了复合强化传热机制对换热管性能的提升效果。通过试验研究了8 种不同
浓度ZnO 纳米流体在内置螺旋纽带翅片管中的传热特性,分析了纳米粒子浓度对传热系数、努塞尔数(Nu)、摩擦系
数及综合热性能因子(PEC)的影响。研究表明:纳米粒子浓度与传热性能之间存在显著的阈值关系,当ZnO 纳米流
体浓度φ≤0. 5%时,纳米粒子通过微对流效应和热导率提升可有效强化传热,其最优传热系数较纯水提升19. 39%;
而超过该临界浓度后,粒子团聚导致的黏度剧增成为主导因素,反而削弱传热效率。螺旋纽带产生的二次流可有效
抑制纳米粒子沉积,这种协同作用使得在φ =0. 5%浓度获得最佳综合热性能。研究成果为深井空冷器传热效率的改
善提供了参考,未来研究可重点关注纳米流体稳定性,实现更优的传热强化。
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