超临界CO2微细通道传热及流动特性研究

《超临界CO2微细通道传热及流动特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文图书分类号：TK124;TK172密级：公开UDC：621学校代码：10016论文题目：超临界CO2微细通道传热及流动特性研究论文作者：马月婧学科：建筑与土木工程指导教师：李锐教授、刘燕华教授级高工论文提交日期：2018年6月学位论文超临界CO2微细通道传热及流动特性研究StudyonheattransferandflowcharacteristicsofsupercriticalCO2formicrotube马月婧指导教师姓名李锐教授北京建筑大学刘燕华教授级高工北京建筑设计研究院有限公司申请学位级别硕士学位类别工程硕士所属学科建筑与土木工程年级暖研2015学号210852131

2、5106论文答辩时间2018年6月答辩委员会主席张金萍教授论文评阅人郝学军副教授潘利生副研究员北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校

3、有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文需另附“学位论文非公开声明”页，解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：校内导师签名：年月日年月日校外导师签名：年月日摘要超临界CO2发电技术具有引领行业发展的潜力，逐渐受到各国学者的关注。高温高压下超临界CO2动力循环性能表现更加优异。热交换设备作为超临界CO2动力循环系统的重要组成部分，其换热效果

4、会影响整个动力系统运行效率和性能。因此研究高参数下微细流道内超临界CO2的换热能力具有重要意义。微细流道参与热交换设备的研发可以提高超临界CO2动力系统的性能。本课题以水平直管微细流道超临界CO2流动换热特性为研究对象，采用CFD流场模拟软件搭建水平直管换热模型，对温度范围300-500°C，4-6×104微细流道内超临界CO压力范围22-30MPa，雷诺数范围102换热和摩擦阻力的变化规律进行了数值模拟研究，主要内容分为以下几个方面：（1）本课题首先开展超临界CO2热物理性质分析，探讨运行温度、压力、质量流量、流动方向等多种因素对超临界CO2流动换热的影响。通过查询NISTREFP

5、ROP物性数据库绘制高温高压下CO2密度、比热、粘度等热物理参数变化规律图，分析近临界区域和高参数状态下CO2密度、比热、粘度等的变化。。按照年份梳理出具有重要指导意义的超临界CO2换热Nu数和摩擦阻力系数经验关联式。（2）本课题应用CFD流体模拟软件，建立了水平直管超临界CO2流动换热模型，并将同工况下模拟的速度场分布与前人的实验结果进行对比。结果显示模型计算值与文献中的数据变化趋势基本相同，吻合度较高，证明该计算模型具有较高的准确度和可靠性，可以准确的模拟出水平直管微细流道中超临界CO2管内流动及换热的变化规律。（3）采用恒定热流的加热方式，开展水平直管微细流道内超临界CO2的流

6、动特性．及换热特性的理论分析，探讨重力g、入口温度tin、入口压力pin、流量大小m、管径大小d对压降Δp、沿程摩擦阻力系数Cf、对流换热系数h及表征流体形态的Re数和换热程度的Nu数等因素沿管长方向的变化趋势及规律。结果表明，在入口压力pin=22-30MPa，入口温度tin=300-500°C的高参数边界条件下，重力作用效果不明显，改变入口温度和压力对水平直管微细流道内超临界CO2对流换热影响不显著，此外增加流量或者减小管径均可以有效提高管内对流换热系数，有助于增强管内换热强度。（4）采用恒定热流的加热方式，在高温高压高雷诺数参数条件下，推导出适用于水平直管微细流道内超临界CO2

7、对流换热Nu数和摩擦阻力系数Cf经验关联式。对比前人提出的经验公式，分析同工况下软件模拟值与其他经验公式的差异性。结果表明，本课题推导出的水平直管微细流道内超临界CO2对流换热Nu数和摩擦阻力系数Cf的经验关联式适用于高温高压高雷诺数条件，绝大部分的模拟值误差范围在±20%以内。I关键词：超临界CO2，微细通道，对流换热，摩擦阻力，经验关联式IIAbstractSupercriticalCO2powergenerationtechnologyhasthep