超临界压力

摘要： 针对新一代发动机热防护所采用的再生主动冷却技术中的传热问题,对超临界压力下碳氢化合物的传热特性进行了实验研究。利用主流温度、内壁温度、传热系数等划分指标,量化了正常传热、传热强化、传热弱化3个阶段的区间划分;定义超临界压力下发生传热弱化时对应的热流密度为极限热流密度,对其影响因素进行研究,发现压力越高、质量流量越大、加热入口温度越低,极限热流密度越高;采用拟沸腾数对极限热流密度进行表征,并发现拟沸腾数与入口温度和压力相关,与雷诺数弱相关;基于实验数据,采用量纲分析方法得到综合影响因素下极限热流密度的预测公式,数据预测偏差在±10%以内。该研究结果可用于预测传热弱化现象的发生,为飞行器换热结构设计提供理论依据,进而保证飞行器整体的安全运行。

摘要： 针对浸没燃烧式气化器(SCV)传热计算中存在的管内液化天然气进出口温差大、物性变化剧烈、管外气液两相流传热的特点,建立了一种基于管长分段的计算模型并与实际工况校核验证了模型的准确性。选取5种管内传热模型对正在运行SCV进行设计验证,最大负荷下的计算面积裕度为10.99%~17.78%,满足设计裕度的要求,其中选用管内Jackson模型、管外ZuKauskas模型的计算结果最为保守。清洁状态下的SCV气化器具有比考虑污垢热阻的设计状态下更好的传热效率,清洁状态下的出口温度可达到287.5 K,满足最低出口温度的要求。该传热模型的应用可为SCV的设计与传热分析提供理论参考。

摘要： 为了测量高温高压条件下航空燃料的导热系数,基于恒热流密度条件下,常物性不可压缩流体在圆管层流充分发展时的努塞尔数为常数原理,搭建了导热系数测量装置。通过牛顿冷却定律测量管内流体充分发展时的换热系数,可以在线测量流体的导热系数。经不确定度分析得到实验条件下最大相对不确定度为5.76%。使用乙苯和正十烷验对实验装置进行了标定,结果表明实验值与参考值比较的最大绝对偏差为5.36%。最后对2.5、3和3.5MPa下,不同温度范围的国产航油RP-3导热系数进行了测量。

摘要： 采用RNG k-ε湍流模型结合增强壁面函数处理的方法,对竖直上升管内超临界压力甲烷的对流换热进行数值模拟,从物性比的角度进行无量纲力分析,提出适用于低温甲烷的浮升力准则。结果表明高热流密度和低质量流率均会导致拟临界温度附近出现换热异常现象;密度比增大时,浮升力引起的自然对流增强,导致混合对流换热,发生恶化现象,随着密度比减小,黏度降低导致的惯性力取代浮升力为主导,换热恢复为强制对流换热,强化了换热;浮升力无量纲因子Bo*可以有效预测自然对流对换热的影响程度,强制对流换热向混合对流换热转变的Bo*数临界值为3.69×10^(-8)。

摘要： 超临界液氢的热流特性是影响中国散裂中子源输出中子质量的关键因素,其对于退耦合液氢慢化器的优化设计具有重要意义。针对慢化器内部液氢的三维流动传热问题展开研究,建立相应的物理模型,并依据计算流体力学理论与外耦合方法完成了慢化器热源的施加以及热流场的数值模拟。结果表明:慢化器内部各结构的热沉积分布不均,主要集中于钆板与外部容器;为保证液氢对于慢化器的冷却效果,当入口截面积为394 mm^(2)时流量的最佳范围为60~90 g/s;在临界区域附近,液氢热物性参数比热容的变化导致了湍流传热的恶化。为退耦合液氢慢化器的热设计提供参考。

摘要： 对高温燃气与带有平行冷却通道的再生冷却面板之间的三维耦合传热开展了数值研究,其中冷却通道内冷却剂为超临界压力煤油,并结合理论分析探讨了冷却面板构型对耦合传热的影响.结果表明:随燃气侧壁厚以及冷却通道宽度和高度的增大,燃气侧壁面温度升高,热流密度降低.研究还发现:冷却通道不同壁面传递给煤油的热量占比几乎不随燃气侧壁厚变化,但随冷却通道宽度和高度的改变而变化.

摘要： 为研究超临界压力下航空煤油裂解时传热特性,构建了一步裂解总体反应模型,并对5 MPa压力下RP-3航空煤油在水平圆管内存在裂解时的传热特性进行数值模拟,研究了裂解反应和质量流量对航空煤油流动传热的影响.结果 表明,裂解反应的发生很大程度上提升了煤油的换热能力,出口处煤油的平均油温和壁面温度分别降低了8.33％和7.92％;RP-3航空煤油发生裂解反应后流体热物性变化明显,导致流速显著增大,流动压力损失增加;人口质量流量降低使煤油发生裂解位置提前且裂解率升高,裂解反应吸收的热量更多,但同时也显著增加了流动压力损失.

摘要： 为了降低超临界压力甲烷管内对流换热的热阻,提高传热过程的稳定性,对竖直管内超临界甲烷的流动与传热过程进行了数值研究,讨论了热流密度、流动方向对流动换热特性的影响,研究了流场、温度场和湍动能变化对传热不稳定性的影响.结果表明,竖直管内超临界甲烷的传热存在不稳定传热现象,在高热流密度下,管内壁温度和平均温度具有不稳定性,在传热恶化区间震荡;在低热流密度下,局部对流传热系数具有不稳定性,在传热恶化区间震荡;在相同的热流密度下,向上流动时的传热不稳定性大于向下流动时的传热不稳定性,是由于向上流动的热影响大于向下流动的热影响,产生的类气膜是传热不稳定的主要因素.

摘要： 采用飞行器自带燃料作为冷源以对流换热的形式对高超声速飞行器及发动机热端部件进行冷却是一种有效的技术方案.本文针对加热条件下超临界压力航空煤油RP-3在典型换热管内的流动阻力特性开展了实验研究,主要研究了加热热流密度与流动方向对其的影响规律.研究表明超临界状态下流体热物性的剧烈变化及浮升力是影响流动阻力的主要因素,基于实验数据获得了流动阻力的经验关联式.

摘要： 本文采用实验手段分析了超临界压力下、水平并联通道内航空煤油的流量漂移现象产生机理,发现其现象和水在并联通道中流量漂移现象类似,但不同且特殊的是航煤在裂解区会发生二次漂移;此外,本文提出了设置冷端局部节流结构来抑制流量漂移现象的方法,并通过实验验证了抑制方法的有效性.rn 结果表明，类似于并联通道中水的流量漂移现象，在水平并联通道中、超临界压力下，对航空煤油等热流密度加热时，也存在静态流量漂移现象，这种漂移起始于航空煤油的拟临界温度附近，此时航煤密度急剧降低，△P-G呈现负特性;rn 在航煤裂解温度附近，两管流量发生二次漂移，航煤密度在此处由于裂解再次突降，使其△P-G曲线存在两个负斜率区，对应两次流量漂移的发生;rn 理论推导显示，增加冷端局部节流压降能够有效增强系统稳定性，降低密度变化对通道压降的影响剧烈程度;这些理论分析在实验中得到了验证，增加冷阻能够有效抑制并联通道中的流量漂移现象，使流量分布更均匀。

摘要： 本文对超临界压力CO2在内径0.953mm,弯曲直径8.01mm的竖直细蛇形管内的湍流对流换热开展了实验研究,分析了强烈变物性、浮升力和离心力共同作用下对超临界CO2对流换热的影响.实验结果表明:壁面温度周期性地出现局部较大值;相比较竖直圆管而言,向上流动时传热恶化现象得到明显好转;热流密度较大时,向上流动的对流换热强度强于同工况下的向下流动情形.

摘要： 本文基于火焰面模型和高压层流对冲火焰数据,在准确考虑物性变化和详细化学反应机理的基础上,建立了高压非预混湍流燃烧的数值模型.以吸气式火箭发动机为应用背景,研究了甲烷/空气超临界压力非预混湍流燃烧现象,探讨了入口当量比和旋流数对燃烧过程的影响.结果表明,当量比为0.5-1.0时湍流燃烧能够充分进行,火焰的结构和位置都较为理想;适当提高入口旋流数则有助于增强甲烷和空气的掺混,促进燃烧化学反应,缩短燃烧室长度,减少CO的排放.

摘要： 本文对超临界压力下航空煤油在细圆管内(竖直向上流)的对流传热特性进行实验研究,讨论了入口温度、热流密度及质量流量对于换热的影响规律;并对实验过程中出现的传热及流动不稳定现象进行了分析.结果表明:入口段的传热恶化现象仅在入口温度较低时发生;5MPa压力下对流换热随热流密度的增加而增强,3MPa压力下在高热流密度工况时会发生传热恶化现象.传热及流动不稳定现象均发生在低压力、低入口温度及高热流密度工况下;发生不稳定现象时伴随着外壁温的剧烈振荡,并发出连续而尖锐的声响.最后,选取Gnielinski公式进行Nu数的计算,与实验结果进行对比和误差分析.

摘要： 本文对临界压力下Fe3O4–煤油纳米流体竖直管内的换热特性进行了实验研究,分析了不同压力、质量流量、热流密度和纳米颗粒浓度对超临界压力下纳米流体换热特性的影响.超临界压力下,流体物性变化很大,因此流体热力学和传输物性的准确计算是超临界压力下传热现象的关键.本文利用拓展的对比态法计算煤油的密度和传输特性,并利用SRK方程来求得定压比热.文中最后给出了纳米流体在超临界压力下的传热关联式,其计算值和实验值吻合良好.

摘要： 超燃冲压发动机燃烧室冷却面板中并行多通道流量的均匀分配是一项技术难题.本文借助三维CFD数值模拟技术研究了超临界压力下正十烷在平行分支冷却通道内流动换热情况.研究了下游通道阻力对上游分配集腔内压力分布的影响,结果表明集腔内横向压力梯度是造成流量分配不均的直接原因.同时,通过支管入口节流的方式,可以基本消除流量分配的不均匀性,在亚临界温区,节流作用使流量不均匀度由0.127减小至0.009,在超临界温区出口壁温最大偏差值由30K减小至4.24K.

摘要： 针对火箭发动机和超燃冲压发动机的热防护问题,采用标准 k-ε湍流模型研究了一种典型碳氢燃料在方形再生冷却通道内的超临界湍流传热现象,详细分析了通道受热壁面内侧平均壁温和平均努塞尔数的变化规律.并将努塞尔数数值结果与已有经验公式进行了比较,以考察这些关系式的适用性.计算结果表明:当运行压力接近临界压力且主流处于拟临界区时,受热面内侧会出现传热恶化现象.现有常用湍流传热公式均不能适用于非对称受热方形通道内近临界压力正癸烷换热努塞尔数的预测.

摘要： 从13篇现有文献获得了5366组超临界水竖直管内对流传热实验数据,将其按不同传热区域进行分类,并与26个现有关系式进行对比,结果发现,对于所有实验数据,最佳关系式的平均绝对误差为13.6％,且不同传热区域,对应不同的最佳关系式.通过对现有关系式形式及其评价结果的分析,利用最小二乘法得出一个改进型关系式.新关系式对于所有实验数据的平均绝对误差为5.4％,且为各个传热区域的最佳关系式,大大提高了对超临界水传热的预测精度.

摘要： 对超临界压力条件下的RP-3航空煤油在内径为1.8mm、长度为2000mm的竖直向下管内的沉积特性从力学条件出发,进行了数值模拟研究.计算基于欧拉-拉格朗日方法,其中考虑了颗粒所受的曳力、重力、Saffman力等因素.假设入口处已产生焦炭颗粒,重点研究了管内流体温度对粒径范围1-100μm颗粒的运动和沉积的影响,得到其沉积率.结果表明,在不同温度条件下,颗粒沉积率随粒径的增大而先增大、后减小、再增大,最后趋于平稳;入口速度对dp=50μm附近的颗粒影响较大,其它粒径的颗粒,沉积率随入口速度的增大变化不大;温度对dp＜60μm的颗粒影响较大,并且呈现出不同的趋势,然而对于大颗粒,温度对沉积率的影响不显著.

摘要： 本发明涉及亚临界压力高温火力发电成套设备和亚临界压力高温变压运转贯流锅炉。所述亚临界压力高温火力发电成套设备由燃烧锅炉设备、蒸气汽轮机发电机设备、冷凝水给水设备构成，所述燃烧锅炉设备具备供给蒸气条件为亚临界压力593°C以上的过热蒸气的高温过热器和供给蒸气条件为593°C以上的再热蒸气的高温再热器，所述蒸气汽轮机发电机设备具备用所述蒸气条件为亚临界压力593°C以上的过热蒸气驱动的高压蒸气汽轮机和用所述蒸气条件为593°C以上的再热蒸气驱动的再热中压蒸气汽轮机。根据本发明，能够有效地提高发电输出功率为中小容量的火力发电成套设备的效率。

摘要： 本发明涉及亚临界压力高温火力发电成套设备和亚临界压力高温变压运转贯流锅炉。所述亚临界压力高温火力发电成套设备由燃烧锅炉设备、蒸气汽轮机发电机设备、冷凝水给水设备构成，所述燃烧锅炉设备具备供给蒸气条件为亚临界压力593°C以上的过热蒸气的高温过热器和供给蒸气条件为593°C以上的再热蒸气的高温再热器，所述蒸气汽轮机发电机设备具备用所述蒸气条件为亚临界压力593°C以上的过热蒸气驱动的高压蒸气汽轮机和用所述蒸气条件为593°C以上的再热蒸气驱动的再热中压蒸气汽轮机。根据本发明，能够有效地提高发电输出功率为中小容量的火力发电成套设备的效率。

摘要： 本发明公开了一种亚临界超临界压力、温度及相态教学实验台，包括：一实验箱体；一设置在实验箱体内的蒸气发生筒体，蒸气发生筒体的前、后侧筒端分别密封设置有前、后透明石英玻璃，前透明石英玻璃位于实验箱体的观察窗口内；一位于后透明石英玻璃后侧的光源发生器；一设置在实验箱体内的加热系统；一设置在所述实验箱体内的冷却系统；一设置在蒸气发生筒体上的温度传感器；一设置在蒸气发生筒体上的压力传感器；一与蒸气发生筒体连通的注液阀；一与蒸气发生筒体连通的排液阀；以及一分别与光源发生器、加热系统、冷却系统、温度传感器以及压力传感器连接的上位机。本发明的实验台测试范围广、承压压力高、操作简单且安全可靠、提高实验效率。

摘要： 本发明公开了模拟超临界压力瞬变工况实验装置与实验方法，模拟超临界压力瞬变工况实验装置，包括模拟堆芯热工环境的运行系统，运行系统包括；循环泵、循环泵出口分为实验支路和实验旁路，实验支路包括串联的实验支路流量计、实验支路调节阀、预热器、实验段，实验旁路包括串联的旁路流量计、旁路调节阀、其中，实验支路流量计与旁路流量计均与循环泵出口连通；还包括混合器，旁路调节阀的出口、实验段的出口均与混合器的入口连通，混合器与循环泵之间通过换热器串联，还包括氮气稳压器，氮气稳压器底部接口通过管道连接于换热器的出口至过混合器入口的管道上；实验段配置有功率可调的电源；还包括模拟超临界压力瞬变的泄压系统或/和增压系统。

摘要： 本发明涉及一种超临界压力流体对流换热性能预测方法及系统。所述预测方法包括：获取超临界压力流体换热数据；对所述超临界压力流体换热数据进行预处理，确定预处理后的超临界压力流体换热数据；基于高斯回归方程，根据所述预处理后的低精度换热数据确定低精度模型；基于高斯回归方程，根据所述预处理后的高精度换热数据确定高精度模型；利用协同克里金方法，根据所述低精度换热数据、所述低精度模型、高精度换热数据以及高精度模型确定多精度模型；根据所述多精度模型预测超临界压力流体的换热性能。采用该预测方法及系统能够提高对流换热性能的预测精度，降低设备预测成本。

摘要： 本发明公开了一种亚临界超临界压力、温度及相态教学实验台，包括：一实验箱体；一设置在实验箱体内的蒸气发生筒体，蒸气发生筒体的前、后侧筒端分别密封设置有前、后透明石英玻璃，前透明石英玻璃位于实验箱体的观察窗口内；一位于后透明石英玻璃后侧的光源发生器；一设置在实验箱体内的加热系统；一设置在所述实验箱体内的冷却系统；一设置在蒸气发生筒体上的温度传感器；一设置在蒸气发生筒体上的压力传感器；一与蒸气发生筒体连通的注液阀；一与蒸气发生筒体连通的排液阀；以及一分别与光源发生器、加热系统、冷却系统、温度传感器以及压力传感器连接的上位机。本发明的实验台测试范围广、承压压力高、操作简单且安全可靠、提高实验效率。

摘要： 本发明提供一种矩形换热通道内超临界压力流体双主涡流场的诱导结构，在矩形换热通道内的上壁延其长度方向设置有一定长度的三角形纵向肋，矩形换热通道矩形换热通道为mm级、高热流密度的矩形换热通道，矩形换热通道内的流体处于超临界压力之下，通过三角形纵向肋诱导并增强矩形换热通道内的双主涡流场结构，使得矩形换热通道内的低温流体更贴近矩形换热通道的受热壁面，从而使得矩形换热通道的受热壁面附近流体的换热能力提升。即使在热流密度达1MW/m2时，在水力直径为2mm的下壁受热方管内，通过设计三角形纵向肋也可使得局部对流换热系数提升约24％。同时，对于工业领域mm级换热通道，本发明提出的设计方法易于加工，便于实现工程应用。

摘要： 本申请提供一种超临界压力流体换热性能预测方法、装置和设备。该方法包括：获取超临界压力流体的换热数据集合，其中，换热数据集合中包括超临界压力流体至少一个换热工况的换热数据；对换热数据集合进行预处理，确定第一数据集合；根据第一数据集合和预设的真实换热性能参数集合，基于预设算法进行模型训练，确定超临界压力流体的换热性能预测模型；基于预测模型，向终端设备发送获取指令，其中，获取指令用于获取目标超临界压力流体的换热数据，对目标超临界压力流体的换热性能参数进行预测。实现了对超临界压力流体的换热性能高准确性、快速、低成本的预测。

摘要： 本发明提供以超临界压力水为热媒的压缩空气储能装置系统及方法，压缩空气储热和放热过程均采用二次回路，以超临界压力水作为中间热媒，采用导热油作为储热介质，利用超临界压力水安全性好和导热油储热压力低、温度区间大的特点，既避免了水高温高压储存难题，又解决了高温空气向导热油泄露的问题。将热媒超临界压力水的压力始终控制在临界压力之上，避免超临界压力水变为蒸汽，减少了管道和设备体积，也使系统更加简化。超临界压力水作为中间热媒，只在闭式循环内流动，不进行储热，不会大幅增加投资。本发明与传统的采用导热油的蓄热式压缩空气储能系统相比，安全性大幅提高，适合大规模工业化推广应用。

摘要： 本实用新型公开了二氧化碳捕集技术领域的一种超临界压力下二氧化碳的直接液化捕集系统，包括一级冷却釜、吸收塔、GAX换热器、再生塔、脱硫装置、二级冷却釜和液态二氧化碳贮罐，一级冷却釜与吸收塔连接，吸收塔上设置有原料气进口，冷却釜与吸收塔之间设置有循环管，一级冷却釜设置有冷却水进水管和冷却水出水管，吸收塔上设置有净化气排气管，吸收塔与再生塔之间通过第一导液管连接，再生塔与循环管之间连接有第二导液管，相比于现有技术中的先补及再压缩的两步法来说，减少了电压缩机的能耗，只消耗部分热量，将低品位的热量用来进行二氧化碳的捕集，二氧化碳在再生塔内本身处于高压状态，将会极大地提高二氧化碳液化效率。