超临界甲烷在U型管内换热特性研究

发布时间：2024-03-09 01:08

　　由于超临界甲烷在拟临界温度附近物性变化剧烈,使得传热规律特殊而复杂。因此深入研究超临界甲烷在拟临界温度点附近的传热特性,对日后设计换热器具有参考意义。本文采用ICEM软件建立物理模型并进行网格划分,运用Fluent软件,基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)原理,采用有限体积法研究在恒热流密度、质量流量入口、管内径10mm等条件下,超临界甲烷在水平直管中湍流流动及换热特点,并以此作为比较的基础,继续研究同样条件下,U型管中超临界甲烷的对流换热。具体内容如下:首先,采用Realizable k-ε两方程模型作为管内湍流模型,将超临界CO₂在直管内数值模拟的结果与同样情况下的实验研究结果对比,验证模拟方法及湍流模型的模拟准确性。其次,对超临界甲烷在水平直管中的流动和换热特性进行数值模拟,分析了质量流量、热流密度、压力、管道内径、重力大小对流动和换热的影响,结果表明:随着质量流量和重力的增大,对流换热系数h的峰值增大;随着压力、热流密度、管道内径的增大,h峰值减小;在本文的计算范围内,各参数对传热性能的影响,由大到小的排列...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1纯物质相图

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文-10-第2章超临界甲烷对流换热研究理论基础2.1超临界流体简介地球上的任一纯净物质都存在气态、液态、固态、超临界状态四种状态，随着环境压力和温度的变化，物质能够实现四种状态间的相互转变。图2-1所示为纯净物质的相图，由图可可知，在一定的温度和压力条....

图3-1水平直管模型

第3章超临界甲烷在水平直管内的流动和换热特性本章对超临界甲烷在水平直管内的流动和换热特性进行了研究，分析了质量流量、热流密度、压力、管径、重力对换热系数和浮升力参数的影响。3.1物理模型及边界条件水平直管模型如3-1图所示，尺寸：壁厚δ=2mm，内径D=10mm....

图3-2横截面网格

为可压缩流动，故流体入口为质量流量进口，G=75kg/m2·s，入口温度Tin=180K，流体出口为压力出口，P=6.93MPa，为探究管壁温度的变化规律，管外壁使用恒热流边界条件，q=80kW/m2，恒热流条件下的固液温差比恒壁温条件下大....

图3-6不同横截面的温度云图、密度云图、二次流迹线图

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文-20-(b)(c)(d)图3-6不同横截面的温度云图、密度云图、二次流迹线图Fig.3-6Temperaturecontours,densitycontoursandsecondaryflowtracegraphofdifferentcrossse....

本文编号：3922669