当前,无论是在信息行业、化工行业,还是能源行业等均对热交换系统的传热负荷提出了更高标准,换热装置需要大幅改善其适应能力,以此更好地适应各种环境,电子器件上的集成晶体管数量相较之前明显增多,使其热流密度大幅增加,原有的散热冷却技术已无法有效地满足实际应用需求。所以,当前亟待研发出更先进、更成熟的传热技术来解决能源短缺问题,并满足高性能设备的传热要求。作为当前最新推出的一种强化传热技术,超声波作为一种新的有源强化传热技术近十几年来备受业内人士重视,在今后的工业应用中有着巨大的潜力,因此有必要对超声波强化传热技术进行研究。本论文主要通过实验的方式深入系统地探讨和分析超声波对对纯水沸腾传热以及对纳米流体在不同环境下的传热所产生的影响。本文主要研究工作和结论如下:(1)在综合考虑各方面因素的基础上创建了超声波强化流体传热实验台,通过经典的Rohsennow公式对本文创建的实验系统是否有效、可靠进行了验证,经验证可知,实验系统获得的数据是合理的。(2)分析了在不同液体过冷度、超声波功率的条件下对纯水沸腾换热所产生的各种影响。通过实验发现,在低过冷度、超声功率较大的环境下,超声波强化换热效果比较突出,反之则无法获得良好的强化效果。(3)当实验介质为体积分数为0.01%的A1203纳米流体时,自然对流状态下,超声均表现出了对流体换热的强化作用,但是强化换热效果都呈现逐渐下降的趋势。并且在同一热流密度下,强化换热能力随着流体温度的升高越来越弱;过冷沸腾时,当液体温度为50℃、70℃、80℃时,超声对纳米流体的换热表现为强化作用。其强化效率依次最高可达14%、27%和22%。但是当液体温度为60℃时表现为抑制换热,这与超声空化泡崩溃时形成的强压力脉冲有关;饱和沸腾状态下超声会强化纳米流体沸腾换热,且随着热流密度的增加,换热系数成增长的趋势,但是换热强化能力也在逐渐下降。但是与过冷沸腾相比:在低热流密度沸腾起始阶段,纳米流体换热能力较强,而在高热流密度的饱和沸腾阶段,超声强化换热的能力有所下降。(4)当有超声作用时,纳米流体具有较低的临界热流密度,超过这个点后,在较小的壁面过热度内热流密度急速下降,当再次提高壁面过热度时,热流密度又会再次增大,但是增长速度较为缓慢。并且在有超声作用时,纳米流体的整条沸腾曲线都在没有超声作用时的沸腾曲线的左侧,这说明引起沸腾所需的过热度较小。(5)在扫描电镜的帮助下深入全面地研究了添加和未添加超声波这两种不同条件下0.01%A1203纳米流体沸腾后其金属铂丝表面特征。通过研究了解到,在未添加超声波的情况下,纳米流体沸腾后的铂丝表面可见纳米颗粒吸附层,无论是空穴密度,还是表面粗糙度,这两个指标均明显大于添加超声波的情况。一方面是有超声作用时,纳米流体内布朗运动更剧烈,纳米颗粒更不容易沉积,另一方面是即便是有沉积到铂丝表面的颗粒,由于超声振动而产生的声流以及空化气泡崩溃时对铂丝表面产生的强冲击力,也使得颗粒不能长期沉积在铂丝表面上。