有关换热的研究一直是工业研究领域的重点,几乎所有的工业生产活动都离不开热量的传递,热能的传递效率直接关系到企业的能源消耗水平。为了提高换热效率,相关领域的众多专家和学者进行了长期的实验和探索,并取得一系列研究成果,这也推进了新型强化换热形式和传热材料的发展。此外,精细换热部件和高热通量要求也对传统换热形式提出挑战。纳米流体和超声空化技术已被证实在一定条件下对传热具有重要的强化作用,近年来得到广泛关注。然而,纳米流体和超声空化技术在特定条件下会起到阻碍传热的作用。因此,对于该技术在基础和应用方向的研究迫在眉睫。本文通过实验的方式对超声空化和纳米溶液的作用进行探究。采用噪声测量法对液位与空化现象的关系进行研究,本文对比了液位声信号采集和水听器声信号采集的差别,利用这一信号特征,基于声波叠加过程分析了超声空化现象随液位和超声功率变化而变化的现象,从实验现象和理论分析揭示了超声场中驻波场的存在,填补了超声空化在该领域基础研究的空缺;利用声压传感器对空化噪声信号进行液外采集,探究了驻波场和空化现象之间的关系,揭示了空化液体深度优选值的存在,并根据实验结果进行理论分析,奠定或巩固了超声清洗、超声除垢等超声应用的理论基础;研究了液位对超声空化强度影响,实验发现厚液空化与薄液空化之间可能存在临界液位,为该领域的进一步研究提供了方向和依据。采用金属薄膜腐蚀法对超声空化场的分布规律进行探究,揭示了超声空化场分布与空化屏蔽现象之间的内在关系,梳理了获取稳定纳米溶液的一般方法,提出了分散剂联合超声空化的配置方法,并详细阐释了其稳定机理,进一步分析了纳米颗粒对超声空化场的影响,提出了改善空化场分布的新方法,为声空化技术在实际大工程中的应用提供了新思路。采用铂丝热线法对单声场、单纳米流体及超声空化联合纳米流体进行换热实验探究,超声场的声流和声空化作用具有强烈的扰动能力,从而强化换热过程。当基液温度为40℃时强化效率最高,强化效率为8.62%;选用四种不同浓度的纳米流体在相同基液温度下进行传热实验研究,体积分数为0.01%的纳米流体换热效果最好,当流体温度为40℃时,纳米颗粒最活跃;进行超声空化对纳米流体传热的影响研究,实验结果显示,在超声声场的作用下,沸腾曲线整体左移,但临界热流密度降低。该实验为声场和纳米溶液换热效果普适性的结论提供了数据支撑,开拓了多样化的提高传热效果的方法,并根据换热效果,分析了超声场对纳米颗粒的作用机理。