Pearson相关系数评价混合工质与纳米流体换热特性的应用研究

发布时间：2020-09-30 10:46

【摘要】：蒸发器是有机朗肯循环系统四大主要部件之一,而工质的选择影响蒸发器以及整个系统循环的热力学性能。非共沸混合工质在换热器中存在的温度滑移和纳米流体在流动中纳米颗粒进行的布朗运动均能强化换热器的换热性能,是两者目前研究工质的热点。由于在分析结果的过程中多种影响因素的存在,使得多目标优化可能存在相互矛盾的情况,只能定性地表明系统影响因素与目标函数存在的依存关系,难以简单直观看出各单影响因素对研究目标的影响情况;无法定量地表明其中的相关程度以及相关方向,因此本文引入相关性分析法中的Pearson相关系数法对研究热点进行辅助研究。一方面,以有机朗肯循环系统中单管蒸发器为研究对象,利用R245fa与R601组成非共沸混合工质为研究背景,建立变蒸发温度变工质配比的有机朗肯循环系统模型。采用Pearson相关系数法研究蒸发器热力学性能与其影响因素之间的相关关系,相关程度以及相关方向,并与热力学计算分析结果进行对比,验证其准确性。研究表明:温度滑移与热效率、蒸发器?损分别存在显著性正相关和高度负相关;与对数平均温差的相关性随蒸发温度的升高由微弱负相关增强至显著性负相关;利用Pearson相关系数法能解决多目标优化过程中影响因素耦合的问题,优化热力学计算结果与分析过程。另一方面,在有机朗肯循环系统单管蒸发器中通过改变热源体积流量和热源温度实验研究纯R123、纳米体积份额为0.03 vol%、0.13 vol%、0.18 vol%以及0.23 vol%的20nm Al_2O_3-R123纳米流体的局部换热系数沿程变化趋势、对数平均温差以及压差。热源温度为50℃、60℃、70℃、80℃以及90℃;热源体积流量为0.7 m~3/h,1.3 m~3/h以及1.8 m~3/h,通过多项式拟合以及以上被验证的Pearson相关系数法辅助分析实验结果。研究结果表明:对于纯R123和四种不同体积份额的纳米流体,沿程局部换热系数随着热源温度和热源体积流量升高而增大;而纳米流体的局部换热系数是要高于纯R123的;由于流体的负荷能力随着运行工况剧烈程度的变化而发生改变,故在所进行的运行工况下不存在最佳纳米体积份额;五种流体中,除了纯R123和0.18 vol%纳米流体,纳米体积份额和热源温度的改变会改变沿程局部换热系数变化趋势;此外对于对数平均温差和压差,整体上0.13 vol%是最佳纳米体积份额。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124
【图文】：

城市经济系统,CO2排放,生态系统,低碳化