超临界压力CO 2 对流传热数值研究
发布时间：2025-04-27 05:57
二氧化碳(CO2)流体具有无毒、不易燃、化学性质稳定、来源丰富和环境友好等优点。超临界CO2由于其特殊的物性变化,表现出良好的流动换热特性,因此在先进核电系统、太阳能发电、增强型地热系统和空调制冷系统等领域中具有广阔的应用前景。与常物性流体相比,CO2在拟临界点附近物性变化剧烈,传热规律特殊而复杂。因此,深入认识和研究CO2在拟临界点附近的流动换热特性对于建立适用的传热强化方法以及开发新型高效换热器具有很强的现实意义。通过数值方法对超临界压力CO2在拟临界点附近的流动换热进行了研究,首先验证了变湍流普朗特数模型能够较准确地描述传热恶化时的壁面温度分布,其次分析了冷却和加热条件下,流动方向、质量流量、热流密度、直径、入口温度、浮力效应和热加速效应对流动换热的影响规律,探索各种因素的相互作用机制,并通过分析温度、速度、剪切应力、湍动能、场协同角等参数的局部分布揭示了局部传热恶化或强化的机理。对超临界压力CO2在水平圆管内的流动换热进行模拟,结果表明:(1)冷却条件下,局部对流换热系数在局部流体平均温度稍高于拟临界温度时达到峰值,其随着质量流量的增大和直径的减小而增大,而热流密度只影响达到峰值...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
第1章 引言
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冷却条件下流动换热特性研究
1.2.2 加热条件下流动换热特性研究
1.2.3 超临界流体湍流模型研究
1.2.4 超临界流体传热恶化研究
1.2.5 浮升力关联式和热加速关联式
1.3 本文研究内容
第2章 超临界流体流动换热理论基础
2.1 CO2的热物理性质
2.2 数值模拟方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 模拟设置
2.2.3 数据处理方法
2.3 湍流普朗特数研究
2.4 场协同原理
2.5 本章小结
第3章 水平圆管内超临界压力CO2流动换热特性
3.1 数值模拟方法
3.1.1 物理模型和边界条件
3.1.2 数值方法验证和网格无关性验证
3.2 冷却条件下流动换热特性
3.2.1 热流密度对流动换热的影响
3.2.2 质量流量对流动换热的影响
3.2.4 直径对流动换热的影响
3.2.5 径向流场和温度分布
3.2.6 浮力效应和热加速效应
3.2.7 水平冷却换热的场协同分析
3.3 加热条件下流动换热特性
3.3.1 热流密度和质量流量对流动换热的影响
3.3.2 直径对流动换热的影响
3.3.3 传热恶化机理分析
3.4 本章小结
第4章 竖直圆管内超临界压力CO2流动换热特性
4.1 数值模拟方法
4.1.1 物理模型和边界条件
4.1.2 网格无关性验证
4.2 冷却条件下流动换热特性
4.2.1 热流密度和质量流量对流动换热的影响
4.2.2 直径对流动换热的影响
4.2.3 浮力效应和热加速效应
4.3 加热条件下流动换热特性
4.3.1 热流密度对流动换热的影响
4.3.2 质量流量对流动换热的影响
4.3.3 入口温度对流动换热的影响
4.3.4 直径对流动换热的影响
4.3.5 传热恶化机理分析
4.4 本章小结
第5章 PCHE通道内超临界压力CO2耦合换热特性
5.1 数值模拟方法
5.1.1 物理模型和边界条件
5.1.2 数据处理方法
5.1.3 数值方法验证和网格无关性验证
5.2 CO2-CO2耦合换热特性分析
5.2.1 冷热两侧局部对流换热系数
5.2.2 质量流量对换热系数的影响
5.2.3 质量流量对j/f1/3因子的影响
5.2.4 质量流量对传热有效度的影响
5.3 CO2-H2O耦合换热特性分析
5.3.1 质量流量对换热系数的影响
5.3.2 质量流量对j/f1/3因子的影响
5.3.3 质量流量对传热有效度的影响
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：4041858
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
第1章 引言
1.1 选题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冷却条件下流动换热特性研究
1.2.2 加热条件下流动换热特性研究
1.2.3 超临界流体湍流模型研究
1.2.4 超临界流体传热恶化研究
1.2.5 浮升力关联式和热加速关联式
1.3 本文研究内容
第2章 超临界流体流动换热理论基础
2.1 CO2的热物理性质
2.2 数值模拟方法
2.2.1 控制方程
2.2.2 模拟设置
2.2.3 数据处理方法
2.3 湍流普朗特数研究
2.4 场协同原理
2.5 本章小结
第3章 水平圆管内超临界压力CO2流动换热特性
3.1 数值模拟方法
3.1.1 物理模型和边界条件
3.1.2 数值方法验证和网格无关性验证
3.2 冷却条件下流动换热特性
3.2.1 热流密度对流动换热的影响
3.2.2 质量流量对流动换热的影响
3.2.4 直径对流动换热的影响
3.2.5 径向流场和温度分布
3.2.6 浮力效应和热加速效应
3.2.7 水平冷却换热的场协同分析
3.3 加热条件下流动换热特性
3.3.1 热流密度和质量流量对流动换热的影响
3.3.2 直径对流动换热的影响
3.3.3 传热恶化机理分析
3.4 本章小结
第4章 竖直圆管内超临界压力CO2流动换热特性
4.1 数值模拟方法
4.1.1 物理模型和边界条件
4.1.2 网格无关性验证
4.2 冷却条件下流动换热特性
4.2.1 热流密度和质量流量对流动换热的影响
4.2.2 直径对流动换热的影响
4.2.3 浮力效应和热加速效应
4.3 加热条件下流动换热特性
4.3.1 热流密度对流动换热的影响
4.3.2 质量流量对流动换热的影响
4.3.3 入口温度对流动换热的影响
4.3.4 直径对流动换热的影响
4.3.5 传热恶化机理分析
4.4 本章小结
第5章 PCHE通道内超临界压力CO2耦合换热特性
5.1 数值模拟方法
5.1.1 物理模型和边界条件
5.1.2 数据处理方法
5.1.3 数值方法验证和网格无关性验证
5.2 CO2-CO2耦合换热特性分析
5.2.1 冷热两侧局部对流换热系数
5.2.2 质量流量对换热系数的影响
5.2.3 质量流量对j/f1/3因子的影响
5.2.4 质量流量对传热有效度的影响
5.3 CO2-H2O耦合换热特性分析
5.3.1 质量流量对换热系数的影响
5.3.2 质量流量对j/f1/3因子的影响
5.3.3 质量流量对传热有效度的影响
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：4041858
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/4041858.html
上一篇：燃气轮机叶片喷丸表面超精工艺研究
下一篇：没有了
下一篇：没有了
