超临界二氧化碳在密闭竖直细管内的传热试验研究

摘要

对于超临界工质传热特性的研究,前人己进行了大量工作,但目前仍不能精确地预测其传热膜系数并应用到实际设计中去.由于超临界流体的传热机理非常复杂,不同工况之间,即使初始压力和热流密度的差别不大,其对流换热也可能有很大差异.本文的主要工作和结论如下:(1)自行设计了一套为超临界条件下二氧化碳在密闭竖直细管管内的传热试验装置.该系统可在较高参数范围内进行超临界流体的传热特性试验.(2)利用此试验装置系统,对超临界流体二氧化碳的传热特性进行了实验研究.研究了初始压力、热流密度等对传热膜系数和努塞尔特数的影响.(3)对超临界状态下的流体二氧化碳进行冰敷急冷试验研究,发现加热段、冷却段表面的各测温点温度在冰敷急冷的一瞬间其温度相应迅速,并开始下降.各测温点温度同时到达温度最低点.加热段和冷却段各测温点温度曲线下降趋势基本类似.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

引 言

1文献综述

1.1超临界二氧化碳的物理性质

1.2二氧化碳跨临界循环放热过程的特点

1.3影响超临界二氧化碳在竖直管内强制循环流动和换热的主要因素

1.3.1质量流速对换热的影响

1.3.2热流密度对换热的影响

1.3.3高压侧压力对换热的影响

1.3.4管径对换热的影响

1.4超临界流体传热技术的研究现状

1.5跨临界压力区传热的特性及研究现状

1.6超临界二氧化碳传热技术的发展趋势

1.6.1各国研究计划和进展

1.6.2超临界二氧化碳传热技术的发展

1.7本文研究的内容

2试验系统及其装置的设计

2.1试验物理模型及描述

2.2试验系统及装置的设计

2.3试验参数的测量

2.3.1试验参数的测量

2.3.2壁面温度的测量

2.3.3加热系统

2.3.4数据采集系统

2.4试验方法及注意事项

2.4.1试验步骤

2.4.2注意事项

3试验数据处理方法

3.1内壁温度和内壁热负荷的计算

3.2传热膜系数的计算

3.3努塞尔特数及其计算

4实验结果与分析

4.1预备实验

4.2试验数据整理

4.3实验结果分析与讨论

4.3.1管壁温度分布

4.3.2超临界工质对密闭竖直管的温度特性的影响

4.3.3管表面温度分布特点

4.3.4超临界状态下试验段温度急冷试验

4.4传热规律分析

4.4.1传热膜系数变化特性

4.4.2管内平衡压力变化特性

4.4.3努塞尔特数变化特性

4.4.4传热规律分析

4.5本章小结

结论

参考文献

附录A符号说明

附录B超临界二氧化碳在密闭竖直细管内对流传热试验管壁温度汇总

附录C不同加热功率加热平衡过程中，密闭竖直细管内压力变化数据

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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