圆管内超临界氮垂直向下流动与传热特性研究

发布时间：2021-07-26 09:05

　　进入21世纪,能源领域、航空航天、生命科学、医疗护理、新型材料等应用工程飞速发展,设备功率逐渐提高相应的热负荷也不断提高,传热学作为基础学科也相应面临着前所未有的挑战,寻找高效而可靠的冷却手段应对热负荷的挑战迫在眉睫。超临界流体由于在流动和传热方面具有与其他状态流体不同的特性,使得超临界流体在化学工程、航天技术、动力工程、超导体冷却等相关领域有着广泛应用或潜在的应用价值,因此越来越多的科研人员将研究内容转向超临界流体换热。目前国内外对超临界CO₂和水进行较多研究,而超临界氮的基础研究相比之下较少。因此本文对圆管内超临界氮竖直向下流动换热进行研究,重点分析质量流速、热流密度、系统压力等系统参数对超临界氮换热特性的影响,并从浮升力和热加速度角度对换热特性进行分析,深入机理研究;同时分析了管径因素对超临界氮换热的影响。通过对质量流速、热流密度、系统压力等系统参数的多组工况进行模拟与对比,从换热系数、浮升力、热加速度、边界层效应等诸多方面对超临界氮换热特性进行分析。结果表明:系统压力不同时,换热系数随主流温度先增加达到峰值而后下降,给予更高的系统压力,换热系数的峰值出现向... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 超临界流体换热特点
        1.2.1 超临界流体特性
        1.2.2 超临界氮物性变化规律
    1.3 超临界流体流动与换热研究
        1.3.1 超临界CO_2
        1.3.2 超临界水
        1.3.3 其他超临界流体
    1.4 本文主要工作
2 竖直圆管内超临界氮对流换热数值模型
    2.1 控制方程
    2.2 湍流计算模型
    2.3 数值计算模型及网格划分
    2.4 数值方法及网格无关性验证
        2.4.1 超临界水数值模拟对比验证
        2.4.2 超临界CO_2 数值模拟对比验证
        2.4.3 超临界氮数值模拟对比验证
        2.4.4 网格无关性验证
    2.5 本章小结
3 圆管内超临界氮垂直向下流动与传热特性研究
    3.1 热流密度影响
        3.1.1 低质量流速条件
        3.1.2 高质量流速条件
    3.2 系统压力影响
        3.2.1 低质量流速条件
        3.2.2 高质量流速条件
    3.3 质量流速影响
        3.3.1 低热流密度条件
        3.3.2 高热流密度条件
    3.4 管径尺寸影响
        3.4.1 低系统压力条件
        3.4.2 高系统压力条件
    3.5 本章小结
4 超临界氮换热特性机理分析
    4.1 边界层效应
    4.2 浮升力效应
        4.2.1 低质量流速条件
        4.2.2 高质量流速条件
    4.3 热加速度效应
        4.3.1 低质量流速条件
        4.3.2 高质量流速条件
    4.4 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界水堆与先进沸水堆安全特性差异性分析[J]. 陈杰,周涛,刘亮.  核安全. 2016(04)
[2]跨临界CO2循环的研究进展及应用[J]. 杜诗民,刘业凤,朱洪亮,卓之阳,张华.  能源研究与信息. 2016(04)
[3]微细管内超临界二氧化碳冷却换热研究[J]. 张丽娜,王珂,董其伍.  工程热物理学报. 2010(03)
[4]垂直上升光管内临界压力区水的传热特性研究[J]. 孙丹,陈听宽,罗毓珊,胡志宏,栾合飞.  西安交通大学学报. 2001(01)
[5]浮力对立式管中超临界压力水的传热的影响[J]. 周强泰.  工程热物理学报. 1983(02)

博士论文
[1]超临界压力下航空煤油换热特性的实验和数值模拟研究[D]. 黄丹.浙江大学 2016

硕士论文
[1]40-T混合磁体外超导线圈迫流氦流动摩擦因子分析[D]. 胡煜涛.中国科学技术大学 2017
[2]基于IKE模型的超临界水中子热散射研究[D]. 李龙.华北电力大学(北京) 2016
[3]微通道内超临界氮的流动与传热特性研究[D]. 黄禹.上海交通大学 2010



本文编号：3303265