CO2近臨界點冷卻換熱的理論分析與實驗研究.pdf

1、由于日益嚴峻的節(jié)能與環(huán)保要求，具有優(yōu)良熱物性和環(huán)境友好等特點的自然工質CO2以跨臨界循環(huán)技術得到了重新重視。在CO2跨臨界循環(huán)中，氣體冷卻器是與傳統(tǒng)制冷或熱泵循環(huán)不同的部件。在氣體冷卻器中，CO2工質的物性在近臨界區(qū)發(fā)生劇烈變化，對換熱影響劇烈。因此本文采用理論分析與實驗方法研究CO2近臨界點冷卻換熱的特性，為高效換熱器設計提供參考。
　　跨臨界CO2循環(huán)的分析和熵分析指出，氣體冷卻器是影響系統(tǒng)性能的重要部件，其損幾乎是系統(tǒng)的一半

2、。影響因素主要是氣體冷卻器的壓力和出口溫度等參數(shù)，特別是在臨界點附近的變化特性。本文采用 Matlab分析 CO2在近臨界范圍內(nèi)密度、比熱、導熱系數(shù)和動力粘度等物性參數(shù)隨著壓力和溫度的變化規(guī)律，并運用分子聚集理論和臨界點漲落理論分析變化原因。同時在參考已有CO2近臨界區(qū)換熱的成果基礎上，總結得到了近臨界區(qū)CO2換熱的一種關聯(lián)式。
　　利用已搭建的試驗臺，對近臨界區(qū)CO2在水平管內(nèi)的冷卻放熱進行試驗研究，得到了CO2近臨界區(qū)放熱過程

3、的特性和規(guī)律：隨著CO2溫度的升高，換熱系數(shù)迅速增大，在準臨界溫度附近達到峰值，之后又快速降低；隨著CO2和冷卻水質量流量的增大，換熱系數(shù)越大，峰值越高；換熱系數(shù)的峰值隨著壓力的增大而降低。并且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，確定了總結的CO2換熱關聯(lián)式的系數(shù)范圍。
　　最后采用分布參數(shù)法和集中參數(shù)法相結合的方法建立了套管氣體冷卻器的模型，編程模擬管內(nèi)換熱，通過四種選定的換熱關聯(lián)式與本實驗關聯(lián)式對比分析表明：本文的換熱關聯(lián)式能較好地表達CO2近臨界