并联通道内超临界CO 2 流动传热及流量分配规律试验研究

发布时间：2023-04-11 23:26

　　超临界CO2布雷顿循环是一种新型动力循环,与常规的朗肯循环相比,其具有循环效率高、体积小、经济性好等一系列优点,因而在能源利用领域拥有广阔的应用前景。在循环系统吸热环节中,超临界CO2工质的流动传热性能对能量转换效率有重要影。而且,吸热过程通常在并联通道中进行,由于超临界流体特殊的热物性,吸热过程存在流量分配不均现象(即出现流量量偏差),从而诱发热偏差和热应力,严重威胁整个系统的安全稳定运行。基于此,本文聚焦超临界CO2吸热过程,构建超临界CO2流动传热实验平台,实验研究超临界CO2流动传热及流量分配特性,获取其流动传热及流量偏差形成规律。本文主要完成的工作及结论如下:(1)开展了超临界CO2在内径1mm水平通道内的流动传热特性试验研究,试验参数:系统压力p=7.5～9.5 MPa,质量流速 G=1100～2100 kg/m2·s 热流密度 q=120～560 kW/m2。获取了超临界CO2在受热条件下传热及压降特性。分析了系统压力、流量、热流密度等热工参数对传热系数和摩擦阻力系数的影响。结果表明,随着系统压力增加,传热系数和阻力减小;随着流量上升,流体吸热能力增强,传热系数与阻力均上...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 超临界二氧化碳流动传热研究进展
        1.2.2 并联通道内流体流量分配研究进展
    1.3 本文的研究内容
2 试验系统
    2.1 试验系统及设备选型
        2.1.1 流动系统
        2.1.2 加热系统
        2.1.3 冷却系统
        2.1.4 数据采集系统
    2.2 实验段
        2.2.1 CO₂流动换热实验段
        2.2.2 CO₂并联管路实验段
    2.3 实验前准备及操作流程
        2.3.1 实验前准备
        2.3.2 流动传热特性实验步骤
        2.3.3 流量分配特性实验步骤
    2.4 数据处理及
        2.4.1 换热计算
        2.4.2 阻力计算
    2.5 不确定度分析
    2.6 本章小结
3 超临界二氧化碳在小通道内的流动与传热特性
    3.1 超临界二氧化碳热物性
    3.2 超临界二氧化碳在小通道内的传热特性
        3.2.1 传热系数
        3.2.2 与传热关联式的对比
        3.2.3 新的传热关联式
    3.3 超临界二氧化碳在小通道内的流动阻力特性
        3.3.1 加热段压降特性
        3.3.2 摩擦阻力系数
        3.3.3 单管内的摩擦阻力系数关联式
    3.4 本章小结
4 超临界二氧化碳在并联管路内流量分配特性及抑制流量偏差方法
    4.1 超临界二氧化碳在并联管路内流量分配特性
        4.1.1 典型工况下超临界二氧化碳流量分配特性
        4.1.2 不同系统压力对流量分配影响
        4.1.3 不同系统流量对流量分配影响
        4.1.4 不同进口温度对流量分配影响
    4.2 超临界二氧化碳在并联管路内流量偏差抑制方法
        4.2.1 冷端节流对流量偏差的抑制
        4.2.2 增大加热段管径对流量偏差的抑制
    4.3 本章小结
5 超临界二氧化碳在并联管路内流量分配预测模型
    5.1 并联管路压降分析
    5.2 计算流程
    5.3 模型实验对比
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻读学位期间主要研究成果



本文编号：3789963