超临界压力硅油MM竖直管内对流传热实验研究
发布时间：2021-03-26 09:27
硅油MM具有较低的临界点和较高的热稳定性,更适合应用于高温位热源的超临界有机朗肯循环（ORC）系统。超临界压力流体热物性会在拟临界点附近发生剧烈变化,导致流体管内对流传热出现传热强化或恶化等异常现象。本文通过实验获得了超临界压力硅油MM竖直管内向上流动的对流传热特性,分析了热流密度和压力等边界条件对传热特性的影响,并结合浮升力作用和热加速效应探讨了传热恶化的机理,为超临界ORC系统中加热部件的设计和优化提供支撑。
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图２不同压力下热流密度对换热特性的影响??Ｆｉｇ．?２?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｎ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｒｅz
壁温尚未达到拟临界??温度，所以热流密度对ｉｖ？数的影响较小，如图２所??示，但在热流密度为４０?ｋＷ．ｍ４时，由十壁温在入??口附近已经达到拟临界温度，所以数略大－ｆ其??他工况下的，压力较小时更明随着流体话值增??大，，＿壁温大于拟临界温度即时，鳩??数迅速降低，降至一个极值后，略微恢复。此时传热??恶：化且热流密度对胸■数的Ｍ响很小．流体■值继??续増大数变化幅度较小，直到流体焓值整体大??于拟临界焓值即赓，洳数迅速增大，传??热逐渐恢复且热流密度越小恢复得越快？??图３给出了压力为２．０、２．２和２，４?ＭＰａ时对超??临界硅油竖直向上管内流动的换热特性影响。在热??流密度为．２０?ｋＷ‘ｍ－￥；Ｉ：况下，如图３｛ａ）所示，壁温??小：ｆ？拟临界温度时，由ｆ压力对工质热物性参数影??响较小，所以不同压力下壁温、流体温度和换热系??数随着流体焓值增大几乎不变．随着流体焓值继续??増大，直到壁温大ｆ相应压力下的拟临界温度启，??（ａ）?ｑ＝２Ｑ?ｋＷ－ｍ－２??执／ｋＪ．ｋｇ－１??（ｂ）?ｇ＝４０?ｋＷ－ｍ－２??图３不同热流密度下压力对换热特性的影响??Ｆｉｇ．?３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｏｎ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘｅｓ??
温和换热系数的影响??程度逐渐増大。当流体温度到达拟临界温度附近时，??压力对流体温度的影响逐渐Ｍ现：压力越大，流体??温度越大。此时压力对壁和换热系数的影响也同??样最ｆｉ著：压力越小，换热特性越好且传热恶化恢??复的越早．流体焓值跨过拟临界点之后，由Ｔ压力??对工质热物性参数影响逐渐减弱，因此对壁温、流??体温度和换热系数的影响也遂渐减弱，并有趋ｒ一??致的趋势。??为了探究超临界硅油在竖直管内向上流动的传??热恶化机理，分析了浮升力和热加速效应对传热特??性的影响，如图４所示６实验测得胸数与经典??Ｄｉｔｔｏｓ－Ｂｏｅｌｔａｒ?传热关联式［１７］??系，这里用数［１９］作为热加速的判断准则，??且认为ｇ＋＜〇．〇〇〇５时热加速效应可以忽略式??（１４）中ｃ＃为流体比热容，Ｊ．ｋｆｉ．Ｋ－＼从图中可以??看到热加速效应在流体培值较低时可以忽略。当流??体温度接近拟临界温度时，热加速效应开始ｆｆｉ现，其??引起流体出现层流化导致传热恶化程度加重。Ｓ流??体温度达到拟临界温度附近时，？＋数达到极大值点，??相对应的传热也降低到恶化极值点《而后热加速降??低，传热恶化逐渐恢复。通过对比浮升力和热加速效??应对竖直管内向上流动传热特性的影响规律，发现??浮升力作用在流体达到拟临界温度附近及之前，而??热加速作用在流体达到拟临界温度附近及之后这??与文献［２０］中超临界二氧化碳竖直管内丈－验规律一??致．所有数据并没有出现传热强化的现象，说明比热??的影响程度不及浮升力和热加速效应的。此外，热流??Ｍｍ：ｎ?＝?（ｉｉ）??计算得到的数相比，发现实验数据均小于关??联式计算值．式（１１）中为流体雷诺数
【参考文献】：
期刊论文
[1]浮升力因子和流动加速因子改进及其在超临界流体混合对流传热中的应用[J]. 刘生晖,黄彦平,刘光旭,王俊峰,昝元锋,郎雪梅. 中国科学:技术科学. 2017(02)
[2]有机朗肯循环发电技术应用及发展趋势[J]. 黄浩,张世程,杜振兴,丁卯,孙天宇,张杰,肖玥,杨文骏. 能源与节能. 2016(11)
本文编号：3101369
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图２不同压力下热流密度对换热特性的影响??Ｆｉｇ．?２?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｎ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｒｅz
壁温尚未达到拟临界??温度，所以热流密度对ｉｖ？数的影响较小，如图２所??示，但在热流密度为４０?ｋＷ．ｍ４时，由十壁温在入??口附近已经达到拟临界温度，所以数略大－ｆ其??他工况下的，压力较小时更明随着流体话值增??大，，＿壁温大于拟临界温度即时，鳩??数迅速降低，降至一个极值后，略微恢复。此时传热??恶：化且热流密度对胸■数的Ｍ响很小．流体■值继??续増大数变化幅度较小，直到流体焓值整体大??于拟临界焓值即赓，洳数迅速增大，传??热逐渐恢复且热流密度越小恢复得越快？??图３给出了压力为２．０、２．２和２，４?ＭＰａ时对超??临界硅油竖直向上管内流动的换热特性影响。在热??流密度为．２０?ｋＷ‘ｍ－￥；Ｉ：况下，如图３｛ａ）所示，壁温??小：ｆ？拟临界温度时，由ｆ压力对工质热物性参数影??响较小，所以不同压力下壁温、流体温度和换热系??数随着流体焓值增大几乎不变．随着流体焓值继续??増大，直到壁温大ｆ相应压力下的拟临界温度启，??（ａ）?ｑ＝２Ｑ?ｋＷ－ｍ－２??执／ｋＪ．ｋｇ－１??（ｂ）?ｇ＝４０?ｋＷ－ｍ－２??图３不同热流密度下压力对换热特性的影响??Ｆｉｇ．?３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｏｎ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘｅｓ??
温和换热系数的影响??程度逐渐増大。当流体温度到达拟临界温度附近时，??压力对流体温度的影响逐渐Ｍ现：压力越大，流体??温度越大。此时压力对壁和换热系数的影响也同??样最ｆｉ著：压力越小，换热特性越好且传热恶化恢??复的越早．流体焓值跨过拟临界点之后，由Ｔ压力??对工质热物性参数影响逐渐减弱，因此对壁温、流??体温度和换热系数的影响也遂渐减弱，并有趋ｒ一??致的趋势。??为了探究超临界硅油在竖直管内向上流动的传??热恶化机理，分析了浮升力和热加速效应对传热特??性的影响，如图４所示６实验测得胸数与经典??Ｄｉｔｔｏｓ－Ｂｏｅｌｔａｒ?传热关联式［１７］??系，这里用数［１９］作为热加速的判断准则，??且认为ｇ＋＜〇．〇〇〇５时热加速效应可以忽略式??（１４）中ｃ＃为流体比热容，Ｊ．ｋｆｉ．Ｋ－＼从图中可以??看到热加速效应在流体培值较低时可以忽略。当流??体温度接近拟临界温度时，热加速效应开始ｆｆｉ现，其??引起流体出现层流化导致传热恶化程度加重。Ｓ流??体温度达到拟临界温度附近时，？＋数达到极大值点，??相对应的传热也降低到恶化极值点《而后热加速降??低，传热恶化逐渐恢复。通过对比浮升力和热加速效??应对竖直管内向上流动传热特性的影响规律，发现??浮升力作用在流体达到拟临界温度附近及之前，而??热加速作用在流体达到拟临界温度附近及之后这??与文献［２０］中超临界二氧化碳竖直管内丈－验规律一??致．所有数据并没有出现传热强化的现象，说明比热??的影响程度不及浮升力和热加速效应的。此外，热流??Ｍｍ：ｎ?＝?（ｉｉ）??计算得到的数相比，发现实验数据均小于关??联式计算值．式（１１）中为流体雷诺数
【参考文献】：
期刊论文
[1]浮升力因子和流动加速因子改进及其在超临界流体混合对流传热中的应用[J]. 刘生晖,黄彦平,刘光旭,王俊峰,昝元锋,郎雪梅. 中国科学:技术科学. 2017(02)
[2]有机朗肯循环发电技术应用及发展趋势[J]. 黄浩,张世程,杜振兴,丁卯,孙天宇,张杰,肖玥,杨文骏. 能源与节能. 2016(11)
本文编号：3101369
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