磁性纳米流体是一种固液两相悬浮液,是通过一定比例在基液中添加含有磁性的纳米级固体颗粒,并使它均匀分散在基液中。纳米流体有较好的导热性,而磁性纳米流体又可在磁场的作用更容易被控制、被影响,为了提高纳米流体的传热及流动特性,探讨了磁性纳米流体的强化换热机理,本文采用两步法制备稳定的Fe₃O₄-H₂O纳米流体,对Fe₃O₄-H₂O纳米流体的物性参数进行研究,搭建了对流换热实验台,对Fe₃O₄-H₂O纳米流体的流动特性及换热性能进行了实验研究和理论分析。主要研究内容有:采用两步法制备了不同浓度的Fe₃O₄-H₂O纳米流体,采用目测法研究了Fe₃O₄-H₂O纳米流体的稳定性。对Fe₃O₄-H₂O纳米流体的物性参数进行分析,Fe₃O₄-H₂O纳米流体的密度、比热、表面张力、粘度、导热系数进行了分析,研究了表面张力、粘度以及导热系数受磁性纳米流体体积浓度和温度的影响,并将实验与经典模型进行对比分析。在对流换热实验台上进行了Fe₃O₄-H₂O纳米流体流动特性研究,研究了磁性纳米流体流动压降和流动阻力系数随体积浓度的变化以及施加外加磁场之后对流动特性的影响。研究表明:在雷诺数为4000情况下,2%体积浓度的磁性纳米流体流动阻力系数与去离子水相比减少了9.12%,流动压降增加了32.6%,但是施加磁场后对流动特性的影响不大。对层流和湍流状态下垂直磁场下Fe₃O₄-H₂O纳米流体对流换热特性进行研究,受外加磁场的影响,磁性纳米流体对流换热系数增加,这是由于在垂直均匀磁场的作用下,纳米磁性颗粒沿磁场方向聚集,并作为热通道发挥作用,从而提高了磁性纳米流体的传热系数。研究表明:对流换热系数随磁场的施加而增加;在磁场强度B≥600G时对流换热系数增加,当磁场强度B=800和1000G时,对流换热系数平均增加了23.89%和26.12%;对流换热系数在恒定磁场影响下的传热的增强同时受纳米颗粒粒子浓度和温度的影响。温度和浓度对磁性纳米流体对流换热系数影响显著,随着温度和浓度的升高对流换热系数增加,当温度在30℃和40℃下,对流换热系数的最大平均增强率分别为4.68%和8.38%。