在能源问题的大背景下,强化传热领域的研究开始从宏观的热交换设备优化转向增强换热工质传热效果。纳米流体是一种在传统换热工质中混入纳米级且高导热率的固体粒子制成的新型传热工质,可以增强热交换系统的效率,受到了学者们的高度关注。本文以水为基液,添加Al₂O₃和CuO两种纳米颗粒制成的纳米流体作为研究对象,开展了对纳米流体在圆管和内置螺旋扭带管内的强制对流换热的实验研究,对纳米流体的传热特性、流动阻力特性和综合评价系数进行了比较。主要工作内容和结论概括如下:首先对纳米流体的稳定性与传热机理进行了研究与分析,采用“两步法”制备了单一粒子的Al₂O₃-水纳米流体,CuO-水纳米流体和混合粒子的Al₂O₃+CuO-水纳米流体,且静置12h后无明显沉淀,达到实验要求。然后建立了内置螺旋扭带管内纳米流体传热实验平台,对不同种类和体积分数的纳米流体强制对流换热进行了实验。实验结果表明,体积分数对纳米流体流动与传热均会产生影响,纳米流体的对流换热强度会随其体积分数的增加而增加,与此同时阻力系数也会增加。单一纳米流体在相同工况下,纳米流体的努塞尔数大于传统换热工质水的努塞尔数,Al₂O₃-水纳米流体的努塞尔数大于CuO-水纳米流体。随着雷诺数和体积分数的增加,纳米流体换热的增强比逐渐减少。相比以水为换热流体的传热得到了增强,Al₂O₃-水纳米流体比CuO-水纳米流体的综合评价系数最大分别为1.73和1.70。拟合了两种纳米流体的对流换热和阻力系数关系式,关系式的误差均小于10%。混合纳米流体的传热特性、阻力系数趋势均与单一纳米流体相似,在相同体积分数时,混合纳米流体的努塞尔数大于单一纳米流体,传热性能得到加强,阻力系数也相应增大,比较了两者之间的综合评价系数,发现混合纳米流体整体的强化性能较单一纳米流体并没有明显变化,考虑到混合纳米流体制备过程繁琐,在实际应用中优势不强。对纳米流体和螺旋扭带单独使用与两者复合使用三种强化换热的技术进行了对比分析,单独使用螺旋扭带的努塞尔数大于单独使用纳米流体的努塞尔数,两者复合使用时努塞尔数最大。纳米流体增加的流动阻力不明显,加入螺旋扭带后则会显著增加流动阻力,纳米流体与螺旋扭带复合使用的综合评价系数最大,对换热性能的提高最大。