余热回收在能源利用、减小碳排放提高碳中和中具有重要作用。重力热管依靠内部工质的循环相变传热，传热性能好，能够将余热高效传递到回收器中。重力热管的传热性能影响着余热回收效果，其传热能力越大，传递到回收器中的热量越多，被回收的热量也越多。因此在余热回收中提高重力热管的传热性能是重要的研究方向与热点之一。纳米金刚石具有优异的传热性能，能够分散在水中形成金刚石-水纳米流体作为重力热管的工质强化传热。然而，关于金刚石-水纳米流体在重力热管中的传热行为及其传热性能演变机制的相关研究尚不充分，充液率、质量分数和热流密度对于传热性能的影响规律尚需进一步探究。

南京航空航天大学徐九华教授团队研究了金刚石-水纳米流体重力热管内部工质流动传热状态，进而分析了其传热行为。该研究阐明了金刚石-水纳米流体充液率和质量分数对流型的影响规律。通过正交试验发现热流密度是影响传热性能最主要的因素，其次是充液率和质量分数。此外，优选出充液率为20%，质量分数为1%的重力热管在20×10^4 W/m2热流密度下具有最佳的传热性能，等效换热性能达到3485 W/(m2·℃)。该研究为深入理解金刚石-水重力热管传热行为，同时提高重力热管在余热回收中的传热性能提供了理论基础和基础数据。

相关的成果以“Heat transfer enhancement by diamond nanofluid in gravity heat pipe for waste heat recovery”为题，发表在Functional Diamond 杂志上。

文献信息：

Ning Qian, Fan Jiang, Jiajia Chen, Yucan Fu, Jingzhou Zhang & Jiuhua Xu (2022) Heat transfer enhancement by diamond nanofluid in gravity heat pipe for waste heat recovery, Functional Diamond, 2:1, 236-244, 

DOI: 10.1080/26941112.2022.2163594

通信作者：

钱宁，工学博士，南京航空航天大学助理研究员。主要从事强化传热技术、热管/振荡热管技术及其在制造过程中传热应用等研究，曾获江苏省优秀博士学位论文、江苏省科学技术二等奖等奖励。发表SCI论文30余篇，授权发明专利10余件。主持国家自然科学基金青年基金、博士后科学基金、航空发动机及燃气轮机基础科学中心重大项目子课题、国家重大科技专项子课题等项目5项。现为中国机械工程学会、航空学会、工程热物理学会会员，担任 Journal of Intelligent Manufacturing and Special Equipment 青年编委。