超臨界二氧化碳在套管內(nèi)流動換熱的實驗研究和數(shù)值模擬.pdf

1、本文以超臨界 CO<,2>的冷卻換熱為研究對象，對其在套管內(nèi)的換熱特性進(jìn)行實驗研究和FLUENT數(shù)值模擬。通過理論分析、實驗研究和計算機(jī)模擬三部分相結(jié)合，著重分析了超臨界CO<,2>非常規(guī)的物理特性，發(fā)現(xiàn)超臨界CO<,2>在傳熱和流動特性方面有了較大差異，為分析管內(nèi)流動與換熱機(jī)理提供了必要的實驗數(shù)據(jù)，對超臨界條件下CO<,2>在管內(nèi)的傳熱和流動特性有必要做進(jìn)一步的研究。主要研究內(nèi)容有以下幾個方面： 1．分析了影響超臨界CO<,2

2、>換熱的主要因素，包括流體比熱的變化、邊界層的厚度以及邊界層內(nèi)流體物性的變化。在準(zhǔn)臨界溫度附近，流體的比熱變化劇烈，對換熱產(chǎn)生很大影響；邊界層內(nèi)的物性變化對整個管內(nèi)的換熱性能都有影響。著重對超臨界CO<,2>流體的比熱、密度、粘度和導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了分析； 2．通過實驗研究，探討了超臨界CO<,2>換熱過程中，質(zhì)量流率、冷卻水量、壓力和入口溫度的變化對換熱性能特性和壓降的影響。通過實驗得出，質(zhì)量流率和冷卻水量的變化趨勢與換熱系數(shù)的變

3、化趨勢相同，即 CO<,2>換熱系數(shù)、水側(cè)換熱系數(shù)和總換熱系數(shù)隨質(zhì)量流率的增加而增大；冷卻水量增大，換熱效果增強(qiáng)；而壓力的變化趨勢與換熱系數(shù)的變化趨勢相反，即換熱系數(shù)隨壓力的減小而逐漸增大；入口溫度的變化對換熱系數(shù)基本沒有影響；壓降隨著入口溫度的升高而逐漸增大； 3．應(yīng)用FLUENT軟件對超臨界CO<,2>在套管內(nèi)的流動換熱進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過模擬流體和壁面中心的溫度值計算了平均換熱系數(shù)h的變化，并和實驗計算結(jié)果進(jìn)行了比較，此外