Al2O3納米流體沸騰傳熱臨界熱流密度影響因素研究進(jìn)展

何薇薇,杜孟華,井 雯,許 玉

(南京航空航天大學(xué) 飛行器環(huán)境控制與生命保障工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210016)

隨著高性能飛機(jī)電子設(shè)備和高能武器的不斷增多以及功率的不斷增大，機(jī)載設(shè)備的熱負(fù)荷不斷增加。由于溫度越高，設(shè)備的可靠性越低，因而，需要對(duì)它們進(jìn)行高效的冷卻，以保證其穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。沸騰傳熱作為一種新型強(qiáng)化換熱方式，基于氣液相變?cè)恚阅芟禂?shù)比傳統(tǒng)的機(jī)載空氣循環(huán)制冷方式高很多，可以滿足機(jī)載設(shè)備的冷卻需求。然而，對(duì)于飛機(jī)尤其是戰(zhàn)機(jī)，其飛行時(shí)通常處于超重力環(huán)境，該因素對(duì)換熱的影響不容忽視。

沸騰傳熱的一個(gè)重要特性是CHF，當(dāng)發(fā)生CHF現(xiàn)象時(shí)，傳熱急劇惡化，壁面溫度迅速上升，設(shè)備的可靠性顯著降低，這對(duì)飛機(jī)的效能和安全非常不利。為了強(qiáng)化沸騰傳熱CHF，研究人員嘗試了多種方法，例如改變換熱面積、換熱通道形狀、換熱表面親疏水性以及改變換熱流體工況參數(shù)，如質(zhì)量流速、工作壓力、流向等。“納米流體強(qiáng)化技術(shù)”這一概念直至二十世紀(jì)90年代才被提出。1993年，日本東北大學(xué)的Masuda[1]嘗試制備了不同體積濃度的納米顆粒水基懸浮液，并對(duì)溶液的熱物性進(jìn)行了測(cè)定；1995年，美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Choi[2]提出了納米流體的概念。

納米流體可以概括為采用一定的方式和比例，把導(dǎo)熱系數(shù)較高的金屬(如Al、Fe、Cu、Ag、Au、Ti等)、非金屬(如Si、CNT(碳納米管)、金剛石等)、金屬氧化物(Al2O3、CuO、TiO2等)、非金屬化合(如SiO2、SiC、BN(氮化硼)等)納米顆粒分散到基液中，形成的穩(wěn)定均勻的新型換熱介質(zhì)[3-4]。由于具有更好的換熱特性，納米流體自概念提出后逐漸被廣泛研究，但截至目前，大多數(shù)研究都集中在單相流、兩相流換熱系數(shù)和壓降方面。關(guān)于納米流體沸騰傳熱CHF的研究起步較晚，直到2003年，You等[5]開(kāi)始對(duì)納米流體池沸騰CHF進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)納米流體池沸騰的CHF提高了200%。2008年，Kim[6]等對(duì)常重力下納米流體沸騰傳熱CHF進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)CHF增強(qiáng)了30%。此后，陸續(xù)有學(xué)者對(duì)多種情況下的納米流體沸騰傳熱CHF進(jìn)行研究，并探究在外場(chǎng)(如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、超聲波等)作用下CHF的變化規(guī)律。Fang等[7]通過(guò)總結(jié)納米流體池沸騰和流動(dòng)沸騰的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中采用的納米顆粒均以Al2O3為最多，分別占33.3%和42.2%。因此，本文將聚焦以Al2O3納米顆粒為對(duì)象的沸騰傳熱CHF研究。

本文通過(guò)總結(jié)分析近幾年國(guó)內(nèi)外關(guān)于Al2O3納米流體沸騰傳熱CHF的相關(guān)研究，探究不同因素對(duì)CHF的影響，得到CHF隨各種因素變化的一般規(guī)律。

1 納米顆粒種類和濃度的影響

1.1 納米顆粒種類的影響

納米流體的制備方法主要有一步法和兩步法，前者在進(jìn)行納米顆粒制備的同時(shí)，將納米顆粒分散到基液中，兩個(gè)過(guò)程同步進(jìn)行，后者則是先制備納米顆粒，然后采用超聲分散的方式打斷因顆粒表面活性作用而產(chǎn)生的團(tuán)聚體，并結(jié)合添加分散劑(ACT(檸檬酸三銨)、SDBS(十二烷基苯磺酸鈉)、乳化劑OP(聚乙二醇辛基苯基醚)等[8])、調(diào)節(jié)pH值等方式獲得納米流體。由于一步法所需設(shè)備較為復(fù)雜，不利于大規(guī)模制備，因此，目前主要采用兩步法制備納米流體[9]。

Masuda等[1]嘗試通過(guò)靜電斥力技術(shù)制備了Al2O3/水納米流體、SiO2/水納米流體、TiO2/水納米流體三種分散體系；李浩然等[10]以聚乙烯吡咯烷酮(PolyvinylPyrrolidone，PVP)為分散劑制備了穩(wěn)定的ZnO納米流體，并分析了其沸騰換熱特性；王宏宇等[9]指出Al2O3和SiO2是工業(yè)制備納米流體的常用顆粒，并從超聲分散時(shí)間、分散劑濃度及分散劑種類等方面討論了Al2O3/水和SiO2/水納米流體的穩(wěn)定性；王洪亮等[11]通過(guò)兩步法制備了Al2O3/水納米流體，發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到4小時(shí)以上，可以滿足實(shí)驗(yàn)要求。

Fang等[7]對(duì)納米流體池沸騰的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了總結(jié)，發(fā)現(xiàn)用于實(shí)驗(yàn)的納米顆粒主要為Al2O3、CuO和TiO2，分別占33.3%、14.6%和11.4%，隨后是SiO2(8.1%)、CNT(7.3%)、ZnO(6.5%)、Cu(5.7%)、Fe3O4(3.3%)和ZrO2(3.3%)。采用的基液中水占85.7%，其次是乙二醇或乙二醇-水混合物(7.6%)和制冷劑(5%)。在流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)中，采用的納米顆粒主要為Al2O3和CuO，分別占42.2%和20%(圖1)。基液主要為水(77.8%)和制冷劑(17.8%)。

圖1 流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)所用納米顆粒種類[7]

李呼昂等[12]采用兩步法制備了石墨納米溶液，并對(duì)其沸騰傳熱現(xiàn)象和CHF特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)相比去離子水(DIwater)，石墨納米溶液能夠強(qiáng)化沸騰傳熱系數(shù)，較大幅度提高CHF。例如，1g/L石墨納米溶液的CHF為1.98W/m2，是DI water的186%。Lee等[13]比較了體積分?jǐn)?shù)為0.01%和0.001%的Al/水、SiC/水納米流體的CHF，結(jié)果顯示SiC/水納米流體的CHF更高。Yildiz等[14]利用理論關(guān)聯(lián)式和實(shí)驗(yàn)的方法研究了混合納米流體(Al2O3和SiO2)的傳熱性能，發(fā)現(xiàn)在低體積分?jǐn)?shù)下，與單一納米流體相比，混合納米流體傳熱能力增強(qiáng)。Minakov等[15]在圓柱型加熱器上對(duì)SiO2、Al2O3、Fe2O3等納米顆粒制備的流體進(jìn)行了沸騰實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明CHF隨納米顆粒尺寸的增大而增大，并首次揭示沸騰持續(xù)時(shí)間與CHF存在一定的相關(guān)性，隨著沸騰過(guò)程時(shí)間的增加，CHF增加，并達(dá)到一定的穩(wěn)態(tài)水平。王洪亮等[11]利用掃描電鏡(SEM)獲得了Al、TiO2、Al2O3、CNT四種納米顆粒的形狀，并對(duì)制備的納米流體的穩(wěn)定性進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)Al納米流體性質(zhì)活潑，在制備過(guò)程中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并逐漸產(chǎn)生氣泡，因而不宜應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中。圖2為王洪亮等[11]進(jìn)行納米流體CHF實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，可見(jiàn)相比DI water，3種體積分?jǐn)?shù)為0.001%納米流體的CHF提高了50%左右。

總的來(lái)說(shuō)，上述納米流體和常規(guī)流體沸騰傳熱對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，添加納米顆粒能夠提高沸騰傳熱CHF。

圖2 不同種類納米顆粒的CHF強(qiáng)化效果[11]

1.2 納米顆粒濃度的影響

Kim等[16]制備了體積分?jǐn)?shù)0.001%～0.1%的Al2O3/水納米流體，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得進(jìn)口過(guò)冷度25℃時(shí)沸騰傳熱的CHF(圖3)。從中可以看出，隨著納米顆粒濃度的增加，CHF并沒(méi)有明顯變化。他們認(rèn)為，在低濃度時(shí)(≤0.001%)，濃度不斷提升會(huì)引起納米顆粒逐漸沉積，納米流體的CHF隨著濃度的提升而增加。當(dāng)濃度繼續(xù)提升大于0.001%時(shí)，CHF幾乎保持不變。此外，納米流體CHF還隨著質(zhì)量流速的增大而提升。Hedge等[17]在對(duì)CuO納米流體沸騰傳熱CHF的研究中得到了類似的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖3 CHF與納米顆粒濃度關(guān)系[16]

Ham等[18]制備了四種體積分?jǐn)?shù)(0.001%、0.01%、0.05%、0.1%)的Al2O3/水納米流體，在絕對(duì)粗糙度(Ra)分別為177.5nm和292.8nm的表面進(jìn)行池沸騰實(shí)驗(yàn)，探究納米流體濃度對(duì)池沸騰CHF的影響(圖4)。從中可以看出，納米流體CHF的增長(zhǎng)隨濃度增大而增大。對(duì)于Ra=177.5nm的表面，濃度從0.001%增加到0.05%時(shí)，CHF的增幅從121.8%增大到225.1%；然而當(dāng)濃度從0.05%增加到0.1%時(shí)，CHF的增幅從225.1%降至124.8%。對(duì)于Ra=292.8nm的表面，CHF變化趨勢(shì)類似，但提升幅度比Ra=177.5nm表面低。他們認(rèn)為，納米顆粒沉積在加熱表面上形成了多孔納米顆粒層，一定程度上能夠提升表面潤(rùn)濕性和CHF，但過(guò)量的沉積則導(dǎo)致表面潤(rùn)濕性變差和CHF的提升效果降低。

圖4 不同粗糙度下CHF強(qiáng)化效果與納米顆粒濃度關(guān)系[18]

圖5 CHF和HTC與納米顆粒濃度關(guān)系[19]

黃曉干等[19]制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%、0.005%、0.01%的Al2O3/水納米流體，分別進(jìn)行沸騰換熱實(shí)驗(yàn)研究，得到了CHF和換熱系數(shù)(HTC)與納米顆粒濃度的關(guān)系曲線(圖5)。從中可以看出，納米流體的CHF較DI water的提高了10%～40%，且提高程度隨納米顆粒濃度的增大而增大。他們認(rèn)為，納米顆粒、流體工質(zhì)、傳熱壁面之間的相互作用，擾動(dòng)了流體流動(dòng)狀態(tài)，增大了湍流強(qiáng)度，使得氣泡不易在壁面形成覆蓋，因此，達(dá)到臨界狀態(tài)需要的熱流密度更高。陳亞鳳[20]對(duì)納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.001%、0.005%、0.01%的三種水基γ-Al2O3納米顆粒的池沸騰傳熱實(shí)驗(yàn)，得到了類似結(jié)果：與純水相比，三種濃度的納米流體的CHF分別增加了19.06%、41.19%、100.90%。程瑋[21]對(duì)體積分?jǐn)?shù)為2%和5%的Al2O3/水納米流體進(jìn)行沸騰傳熱實(shí)驗(yàn)，得到了同樣的升高趨勢(shì)。他們認(rèn)為，隨著納米流體濃度的增大，納米顆粒間間距越小，使得納米顆粒間的熱傳導(dǎo)、納米顆粒與流體之間的微對(duì)流作用增強(qiáng)，從而導(dǎo)致納米流體HTC增大，CHF提高。

綜上所述，納米流體濃度對(duì)沸騰傳熱CHF的影響存在多種情況：在低濃度范圍內(nèi)增大納米流體濃度能夠強(qiáng)化換熱，提高CHF；但隨著納米流體濃度不斷提高，納米顆粒在換熱表面沉積，CHF保持基本不變；過(guò)量沉積甚至?xí)?dǎo)致CHF降低。

2 通道尺寸和粗糙度的影響

2.1 通道尺寸的影響

在研究納米流體沸騰特性的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)段采用的通道主要有圓管和矩形槽道兩種，下面將對(duì)這兩種通道分別討論。

Wojtan等[22]以R134a為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在直徑為0.5和0.8mm的圓形通道內(nèi)進(jìn)行沸騰傳熱實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在相同的質(zhì)量流速下，0.8mm圓管內(nèi)流動(dòng)沸騰的CHF始終大于0.5mm圓管內(nèi)的，表明CHF與流道尺寸相關(guān)(圖6)。王云等[23]在長(zhǎng)度為600mm、內(nèi)徑分別為6mm和8mm的圓管實(shí)驗(yàn)段內(nèi)，開(kāi)展加熱內(nèi)徑對(duì)Al2O3/水納米流體流動(dòng)沸騰CHF的影響研究，得到了與Wojtan等人[22]類似的結(jié)論。

圖6 不同直徑圓管內(nèi)納米流體沸騰傳熱CHF[22]

羅小平團(tuán)隊(duì)[21，24-28]進(jìn)行了一系列矩形微槽道內(nèi)納米流體飽和沸騰的實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)控制槽長(zhǎng)、槽深，改變槽寬，探究尺寸對(duì)于CHF的影響(表1)。

表1 槽道尺寸對(duì)納米流體沸騰傳熱CHF影響

程煒[21]、唐揚(yáng)[24]、羅小平[28]等在0.6×2mm2、1×2mm2、2×2mm2三種尺寸的微槽道內(nèi)進(jìn)行了納米流體流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖可知，在同一質(zhì)量流速下，CHF隨槽道尺寸增大而增大，但增長(zhǎng)速率隨著尺寸增大而變小。他們認(rèn)為，槽道尺寸較小時(shí)，傳熱效率較高，這樣達(dá)到臨界狀況所需的熱流量就較小，因此，槽道尺寸增大，CHF也增大。

圖7 不同寬度矩形槽道內(nèi)納米流體沸騰傳熱CHF[28]

陳朗[25]在0.3×2mm2、0.6×2mm2、0.9×2mm2三種尺寸的微槽道內(nèi)進(jìn)行了納米流體沸騰換熱實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與程煒[21]、唐揚(yáng)[24]等類似，但質(zhì)量流速較小時(shí)，CHF受槽道尺寸的影響并不是很大，在質(zhì)量流速較大時(shí)，CHF的增大更為明顯。他們認(rèn)為，槽道尺寸影響CHF原因可以歸結(jié)為氣泡和流型的變化，大的槽道尺寸可以允許大直徑氣泡產(chǎn)生并具有較高的自由度，通道內(nèi)干涸處也可以得到液體的及時(shí)補(bǔ)充，不易聚集在壁面以至于形成氣膜，阻礙傳熱的進(jìn)行。張瑞達(dá)[26]在0.2×2mm2、0.7×2mm2、1×2mm2三種尺寸的微槽內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得到了與陳朗[25]類似的結(jié)論。

鐘艷[27]在三種不同的槽道內(nèi)開(kāi)展了納米流體沸騰傳熱實(shí)驗(yàn)，探究在相同熱流密度和質(zhì)量流速條件下槽道尺寸與傳熱系數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)槽道尺寸越小，流動(dòng)沸騰傳熱系數(shù)越大。

由上可知，槽道尺寸越小，液體在槽道內(nèi)越易干涸，也越易出現(xiàn)臨界熱流現(xiàn)象，因而CHF越小。這是因?yàn)椋鞯莱叽绲母淖儠?huì)引起納米流體流動(dòng)沸騰時(shí)產(chǎn)生的氣泡尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響傳熱。

2.2 通道粗糙度的影響

Ham等[18]實(shí)驗(yàn)研究了Ra為177.5nm和292.8nm的Al2O3/水納米流體池沸騰傳熱特性，結(jié)果表明，Ra=177.5nm表面的CHF提升程度最高可達(dá)225%，優(yōu)于Ra=292.8nm的138.5%。

Cao等[29]在電化學(xué)沉積制備的微孔表面上實(shí)驗(yàn)研究了NOVEC-649的池沸騰性能，得到了粗糙度不同的電化學(xué)沉積表面(ECDS)上的CHF(圖8)。由圖可知，ECDS-0.1M、ECDS-0.2M、ECDS-0.3M和ECDS-0.4M上的CHF分別為24.44W/cm2、26.31W/cm2、26.84W/cm2和26.84W/cm2，而在光滑表面(SS)上的CHF為17.33W/cm2，CHF的提升最高達(dá)55%。

圖8 不同表面池沸騰CHF[29]

Manetti等[30]用光滑壁面(Ra=0.05um)和粗糙壁面(Ra=0.23um)進(jìn)行了低濃度的Al2O3/水納米流體池沸騰實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)比DI water，在光滑表面和粗糙表面，納米流體傳熱換熱系數(shù)分別增加了75%和15%。實(shí)驗(yàn)分析揭示，光滑表面更易受納米顆粒沉積的影響，使得換熱系數(shù)增加更多。

羅小平等[31]分別以DI water和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的Al2O3/水納米流體為實(shí)驗(yàn)工質(zhì)，研究它們?cè)谄骄叶却植诙圈腘(對(duì)采集的圖像用MATLAB進(jìn)行處理得到RGB圖像，以幅度參數(shù)均方根偏差δN來(lái)表征微細(xì)通道的壁面粗糙程度)分別為25.3、38.7、51.2的3種矩形微通道內(nèi)流動(dòng)沸騰的CHF。結(jié)果如圖9所示，DI water和納米流體的CHF隨著粗糙度的減小都會(huì)有較明顯的降低。他們認(rèn)為：當(dāng)壁面粗糙度減小時(shí)，納米顆粒對(duì)壁面的撞擊減弱，造成的紊流作用減小，導(dǎo)致?lián)Q熱性能變差，CHF變小；此外0.3%納米流體的CHF相比DI water因粗糙度的減小而更明顯的減小。原因在于，少量納米顆粒的沉降使壁面親水性增強(qiáng)進(jìn)一步使微細(xì)通道壁面粗糙度增大。

周建陽(yáng)等[32]運(yùn)用化學(xué)拋光技術(shù)改變微型換熱器換熱管道表面粗糙度，采用低濃度Al2O3/R141b納米流體作為實(shí)驗(yàn)工質(zhì)研究其在不同工況下的流動(dòng)沸騰CHF，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納米流體的CHF隨粗糙度的減小而減弱，粗糙度減小80.4%，換熱性能減弱22.5%。

由此可見(jiàn)，流道粗糙度的變化會(huì)對(duì)CHF產(chǎn)生影響。納米顆粒在光滑壁面上的撞擊強(qiáng)度減弱，造成的紊流強(qiáng)度小，導(dǎo)致CHF有所降低。

圖9 壁面粗糙度對(duì)納米流體沸騰傳熱CHF影響[31]

3 其他因素對(duì)的影響研究

除了上述納米流體和通道的基本特性外，還有一些因素影響納米流體沸騰傳熱CHF。

Quan等[3]認(rèn)為在池沸騰過(guò)程中，潤(rùn)濕性較好的表面納米顆粒被吸附在汽液界面，液體不易排出，氣泡的聚集被抑制，氣泡尺寸減小，導(dǎo)致CHF急劇增加。

Wang等[34]根據(jù)經(jīng)驗(yàn)研究了工作壓力對(duì)過(guò)冷Al2O3/水納米流體流動(dòng)的CHF影響，得到結(jié)論：工作壓力在400～800kPa范圍內(nèi)升高時(shí)，CHF能夠提高，主要是由飽和溫度的升高引起。

Shen等[35]研究了超聲波對(duì)Al2O3/水納米流體沸騰傳熱的影響，得到了熱流密度隨鉑絲溫度與納米流體溫度之差的變化曲線(圖10)。從中可以看出，超聲波的使用使得CHF降低，并且使用超聲波的沸騰曲線在未使用超聲波的左側(cè)。他們分析，超聲波影響納米顆粒的沉積，進(jìn)而影響CHF。

圖10 超聲波對(duì)納米流體沸騰傳熱CHF影響[35]

Sheikhbahai等[36]研究了外加電場(chǎng)下Fe3O4/乙二醇-水納米流體在水平薄鎳鉻絲上的核態(tài)沸騰。結(jié)果表明，電場(chǎng)提高了納米流體核態(tài)沸騰的HTC，但對(duì)CHF幾乎沒(méi)有影響。他們認(rèn)為，CHF增強(qiáng)主要原因是在加熱器表面形成多孔層，而多孔層沉積不受電場(chǎng)影響，因此CHF不受外加電場(chǎng)影響。

Goshayeshi等[37]研究了磁場(chǎng)作用下Fe2O3/煤油納米流體在傾斜角為0°～90°的銅閉環(huán)振蕩熱管內(nèi)的傳熱特性。結(jié)果表明，傾斜角從0°到75°，傳熱性能得到改善，但是在75°和90°之間，傳熱性能惡化，因?yàn)楦斓睦淠后w返回會(huì)改變蒸發(fā)單元的功能。Dadjoo等[38]利用SiO2納米流體溶液，研究流向?qū)Q熱系數(shù)和CHF的影響，發(fā)現(xiàn)流向從0°到90°，CHF增高而HTC降低。這是由于聚結(jié)氣泡和蒸汽膜的形成，增加了傳熱阻力，使得HTC降低，而納米流體顆粒沉積會(huì)使表面潤(rùn)濕性和CHF提高。

Zhang等[39]利用KC-135和B-727飛機(jī)的拋物飛行，對(duì)微重力、常重力和1.8g過(guò)載下FC-72在5.0×2.5mm2矩形狹縫內(nèi)的流動(dòng)沸騰CHF進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：低流速時(shí)，CHF對(duì)重力較為敏感，微重力下的CHF比常重力下的小，且CHF之間的差別隨流速的增加而減小；低流速和過(guò)載時(shí)，由于浮力作用較大，氣泡在聚合之前就脫離壁面，氣泡行為與常重力下的池沸騰類似；高過(guò)冷和過(guò)載時(shí)，由于冷凝作用，氣泡迅速減小。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)納米流體沸騰傳熱CHF的研究大都以實(shí)驗(yàn)方法為主，結(jié)果表明，納米流體確實(shí)能夠在一定程度上強(qiáng)化沸騰傳熱CHF，不過(guò)相關(guān)的強(qiáng)化機(jī)理仍需進(jìn)一步研究。

(2)通常納米顆粒濃度的增大會(huì)使納米顆粒、流體工質(zhì)和傳熱壁面的相互作用增強(qiáng)、擾動(dòng)增大，使傳熱壁面不易被氣泡覆蓋，因而可以有效提高CHF。但是，納米顆粒濃度過(guò)高可能會(huì)引起沉積現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致CHF的提高存在限制。

(3)納米流體流動(dòng)通道的尺寸越小，越不利于大氣泡的生成脫離，壁面被氣膜覆蓋發(fā)生局部干涸現(xiàn)象，很快達(dá)到CHF。同時(shí)尺度的減小會(huì)放大微通道內(nèi)粗糙度帶來(lái)的影響，納米顆粒對(duì)光滑壁面的撞擊減弱，造成的紊流作用減小，導(dǎo)致?lián)Q熱性能變差，CHF也變小。然而，納米流體的強(qiáng)化效果并非單因素的作用，增大粗糙度雖然能夠增強(qiáng)擾動(dòng)效果，但也可能會(huì)導(dǎo)致納米顆粒沉積在傳熱壁面形成納米膜，阻礙換熱。

(4)壁面傾斜角、壁面潤(rùn)濕性、工作壓力、外場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、超聲波)等潛在的影響因素正逐漸引起研究人員的關(guān)注。

(5)為了更加深入的揭示納米流體沸騰傳熱的強(qiáng)化機(jī)理，除了實(shí)驗(yàn)方法以外，還可以結(jié)合仿真模擬的方法對(duì)傳熱細(xì)節(jié)進(jìn)行分析，并探究納米流體在機(jī)載(超重力)環(huán)境下的沸騰換熱CHF，豐富納米流體沸騰傳熱研究的內(nèi)容和理論，為機(jī)載冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供支撐。