燃气轮机纳米流体间冷器换热的数值模拟研究

发布时间：2020-05-10 10:45

【摘要】：近些年来,随着燃气轮机技术的发展与成熟,燃气轮机在相关的各个领域扮演着越来越重要的角色,是我国重点研究和发展的对象。间冷回热循环燃气轮机是一种优势突出的复杂循环燃气轮机,在间冷器中对换热器的尺寸和换热效率要求很高,为了提高燃气轮机的整体效率,间冷器中换热工质的选择就成了重中之重。纳米流体作为一种新兴的换热工质,在强化换热领域具有十分巨大的潜力。本文以WR-21燃气轮机为例,采用FLUENT软件分别对燃气轮机40%、60%、80%、100%负荷时选用乙二醇水溶液、水、4种不同浓度的氧化铜-乙二醇纳米流体、5种不同浓度的铜-水纳米流体和5种不同浓度的氧化铝-水纳米流体在间冷器中作为冷却介质时的换热情况进行了数值模拟。对模拟结果进行了总结分析。在燃气轮机高负荷时,纳米流体表现出了良好的换热效果,在低负荷时,换热增强效果不明显。气侧出口温度随纳米流体浓度的增大而降低。燃气轮机相同负荷下,换热量和液侧出口温度随着纳米流体浓度的增大而增大。选用纳米流体为冷却介质时,液侧压力损失略有升高,且压力损失与纳米流体浓度成正比。在燃气轮机不同负荷下Cu-水或Al_2O_3-水纳米流体的换热量较水相比提升较大,而相同负荷下,CuO-乙二醇纳米流体的换热量较乙二醇水溶液相比则相对较小。综合考虑各方面因素,选用CuO-乙二醇纳米流体为冷却介质时,浓度为0.5%的效果最好。选用Cu-水或Al_2O_3-水纳米流体为冷却介质时,浓度为3%的效果最好。选用水基纳米流体相较于基液水收益更大。本文所研究的内容以及得出的结论,为纳米流体应用于间冷回热循环提供了理论支持,对工程实践具有指导作用,也为纳米流体应用于不同场合的强化换热提供了一定的思路。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK473

【参考文献】

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本文编号：2657184