一、二氧化碳超临界流体的管内对流换热研究（论文文献综述）
蔡浩飞[1]（2021）在《超临界压力CO2冷却换热特性及毛细管换热器研究》文中提出随着能源需求日益增长和环境可持续发展受到越来越多的重视,以二氧化碳为循环工质的超临界二氧化碳布雷顿循环发电和跨临界二氧化碳热泵以清洁高效、节能环保的特点展现出了广阔的应用前景,引起了广泛的关注。高压紧凑式换热器是超临界压力二氧化碳循环系统中的重要部件。一方面,超临界流体在临界点附近的物性剧变特点导致二氧化碳独特的管内流动换热特性,另一方面,非均匀热容、沿程换热及压降的多变特性使换热器的优化方法不同于常规换热器。此外,超临界压力二氧化碳的高压特性对换热器的强度提出了较高要求。毛细管换热器是一种新型高性能紧凑式换热器,在超/跨临界二氧化碳换热方面具有良好的承压能力和性价比。本文以毛细管换热器为主要研究对象,通过数值模拟与实验研究结合的方式,研究了超临界压力二氧化碳在微通道内的冷却换热机理,分析总结了毛细管束壳程流体流动换热规律,对不同二氧化碳换热关联式的工程实际应用的准确性进行了对比,并结合物性剧变的特点,针对换热器的夹点问题和流动传热性能的提升进行了综合优化,可为二氧化碳毛细管换热器的设计和应用提供理论支撑。主要结果如下。（1）采用数值模拟方法开展了超临界压力二氧化碳在恒热流壁面条件和耦合换热壁面条件下的冷却机理研究。沿程温度变化导致的导热、比热等物性剧烈变化引发了拟临界点附近边界层厚度的急剧减薄及底层传热特性的增强;密度变化在浮升力作用下导致二次流动,强化了上半部的换热,弱化了下半部的换热。超临界压力二氧化碳与冷却水在毛细管换热器耦合流动换热时,管外冷却介质的流动方式变化造成不同的内外耦合温度场,进一步对管内超临界压力二氧化碳换热和压降特性产生影响,其中,冷却水向下横掠方式中二氧化碳二次流速度大小比向上横掠高出5%。基于数值模拟结果,对已有的超临界压力二氧化碳冷却换热关联式和压降关联式准确性进行了对比分析,为换热器设计提供理论基础。（2）搭建了超临界压力二氧化碳换热器实验台,开展了超临界压力二氧化碳毛细管换热器的实验研究。结果表明,毛细管束下有折流板的壳程换热系数达到20000～30000 W·m-2·℃-1,相比无折流板提高3～4倍,并且毛细管束壳程换热系数可达到常规壳程换热关联式预测大小的2倍以上,拟合了适用于毛细管束壳程换热的关联式;利用新的壳程换热关联式,对超临界压力二氧化碳与壳程冷却介质的换热进行了分析。结果表明,已有的多个超临界压力二氧化碳关联式同实验结果均存在一定的误差,相比之下,Dang的关联式预测结果同当前毛细管换热器实验结果整体偏差小于10%,表明其应用于二氧化碳换热器实际设计时更为准确。超临界压力二氧化碳在管程进出口流量分配处更容易产生较大的压力损失,而管内的摩擦压降和加速压降相对较小。（3）建立了毛细管换热器整体内外耦合的流动换热模拟计算方法。该方法基于超临界压力二氧化碳的换热关联式和壳程流动的数值模拟计算,能够在保证整体计算准确性的基础上,有效降低计算量,节省计算消耗,适用于毛细管数量较多的换热器计算。模拟结果和本文实验结果对比表明,Dang的关联式相比其他关联式,能够获得更为可靠的毛细管换热器整体耦合换热分析。在有折流板的毛细管换热器中,折流板附近由于壳程流动特征的不同,会出现强化换热区和弱化换热区。在强化换热区中,由于壳程换热较强,导致壁温相对较低,管内二氧化碳更靠近临界点,因此管内换热同步增强,使得传热整体增强;在弱化换热区,由于壳程换热较弱,导致壁温相对较高,管内二氧化碳更远离临界点,因此管内换热同步降低,使得传热整体降低。不同换热区域热流密度相差达到4倍以上。（4）提出了针对剧变物性换热器的优化准则,并对超临界二氧化碳毛细管换热器进行了优化。变物性导致换热器内的温度曲线同常规换热器不同,流量分配不当易导致夹点传热恶化的出现,增加冷热介质流量比和降低冷却介质入口温度能有效避免夹点传热恶化问题。（?）耗散理论和效能研究表明,冷流体中间分流设计能够在避免夹点传热恶化的基础上,进一步降低冷却器的传热不可逆损失,提高冷却器效能。通过局部的内外换热和压降调整,提高各单元压降随换热面积的变化梯度的均匀性,能够有效减小总压降,进而降低泵功消耗。基于优化理论的指导,对超临界二氧化碳毛细管冷却器的折流板间距进行了重新布置,整体模拟结果表明,优化后的毛细管冷却器在传热量和传热面积不变的基础上,使壳程总压降降低了 10%。（5）对超临界压力二氧化碳在螺旋管内的流动换热和不同折流板形式的壳程流动换热进行了数值研究。离心力作用和密度变化导致超临界压力二氧化碳在管内横截面上呈现非均匀分布,造成内侧弱化、外侧强化的局部换热特性。螺旋管内二氧化碳整体换热相比直管提高10%以上;不同折流板形式在不同质量流速下的综合性能表现不同,需根据实际工况进行判断。协同角在一定程度上衡量了不同结构下的换热效果,对强化换热结构设计具有指导作用。本文针对超临界压力二氧化碳毛细管换热器,沿耦合换热单元-换热器整体-优化设计的路线,通过数值模拟和实验方法,系统研究了超临界压力二氧化碳冷却换热机理及毛细管换热器的传热与压降综合性能,对比了不同二氧化碳关联式的准确性,提出了毛细管束壳程换热关联式,开发了可靠高效的毛细管换热器数值模拟方法,阐明了毛细管换热器中超临界压力二氧化碳和冷却水的耦合换热机理,建立了变物性换热器的设计优化准则,为超临界压力二氧化碳毛细管换热器的设计应用提供了研究基础与理论支撑。
朱鑫杰[2]（2021）在《超临界二氧化碳垂直上升和下降对流传热特性实验研究》文中提出超临界二氧化碳（scCO2）发电技术相较于传统水机组有着其特有的优势,在未来新一代燃煤技术、先进能源系统和核反应堆中有着良好应用前景。深入的研究scCO2的对流换热特性和建立一个准确的换热关联式,对scCO2未来的工程应用有着重大意义。已有scCO2对流传热特性的研究主要针对于垂直上升流,对于下降流的研究较少。本文采用8mm、10mm两种不同管径的实验段,在压力7.8-21.0MPa、质量流速500-1000kg/m2s、热流密度50-300kW/m2的参数范围内,实验研究了圆管内垂直上升和下降流中超临界二氧化碳的对流传热特性,并在垂直上升流中观察到了大振幅、大周期的流动不稳定现象。实验结果表明,在较低质量流速或较大热流密度下更容易出现传热恶化现象,升高压力或增大质量流速有利于改善传热性能,较大的管径传热恶化更严重。与垂直上升管内流动相比,垂直下降流动过程更不容易出现传热恶化。将实验数据和已有的浮升力和流动加速效应准则进行了比较和分析,结果发现常见衡量浮升力和流动加速效应的无量纲准则Bo*、Kv难以预测正常传热和传热恶化现象,传统的浮升力和流动加速分析存在着一定的不足。在类沸腾理论的框架下,通过引入表征近壁面附近类气膜温度梯度大小的温度梯度数π13解释了上升、下降管内不同传热特性的原因,结果表明当传热恶化出现后在恶化点位置温度梯度数π13出现了局部峰值,温度梯度变大使得类气膜附着在壁面上,局部类气膜厚度增加导致了传热恶化。考虑超临界类沸腾现象,引入类沸腾无量纲数,拟合了一个包含超临界类沸腾数的新关联式,新关联式对于上升、下降流均适用。在与文献中的关联式比较后发现:新关联式具有更高的准确性。对于超临界传热恶化和传热关联式的探究为工程设计提供了参考,可以更加有效的避免局部超温导致的部件烧毁,保证设备的安全运行。在工程实际中,不稳定流动会导致设备出现热应力疲劳,严重影响设备的使用寿命。本文在10mm圆管垂直上升管的实验过程中,发现一种大振幅、大周期的不稳定流动现象,并研究了热流密度、进口压力和质量流速对不稳定现象的影响。结果表明,流动不稳定现象仅出现在一个热流密度区间内,大于或者小于某个热流密度均为稳定流动,热流密度对振荡周期没有显着影响,提高工作压力和质量流速有利于提高系统的稳定性。
朱兵国[3]（2020）在《超临界二氧化碳垂直管内对流换热研究》文中研究指明超临界二氧化碳（scCO2）循环发电由于其独特的优势,是未来高效灵活火电、高温光热发电、新一代核电、余热发电和先进舰船动力系统等领域的研究热点。ScCO2流动传热对scCO2动力循环系统的安全运行至关重要。目前,关于scCO2管内对流换热的实验研究主要集中在8 MPa,小于10 mm的管径以及全周均匀加热。尚无适用于广泛实验数据范围的超临界流体传热关联式,超临界流体基于单相流体假设,强调浮升力和流动加速效应不能很好的解释实验现象。因此,深入系统的开展宽范围参数CO2流动传热特性的实验、数值模拟研究和理论分析,揭示scCO2流动传热机理,发展高精度传热恶化判别式、传热和阻力系数关联式具有较高的学术意义和价值。研究结果为scCO2动力循环的设计和优化提供理论指导。自主设计并建立了均匀加热和半周非均匀加热条件下scCO2传热大型实验装置,与国际上其它实验台相比,本实验台功耗120 kW,允许测试温度范围0～500℃,可进行不同压力（1～25 MPa）、管径（2～14 mm）、管长（1～6 m）及热流密度（0～400 kW/m2）的实验,弥补了现有实验设施的不足。本实验设施的建成,可满足高温高压scCO2数据获取、机理研究及工程设计所需的数据支持。在均匀加热条件下,对scCO2在内径为10 mm管中的传热特性进行了研究。实验参数范围如下:P=7.5-21.1 MPa,G=488-1600 kg/m2·s,qw=74-413 kW/m2。实验结果表明:系统运行参数对scCO2传热影响较大,增大质量流速和压力都可以有效推迟或者抑制传热恶化的发生。引入拟沸腾概念,通过对亚临界压力沸腾传热和超临界传热的类比分析,得到超临界沸腾数SBO和超临界K数,SBO=qw/G·ipc,K=（qw/G·iw）2ρb/ρw,超临界K数表征类气类液界面传质引起的膨胀动量力与对流引起的惯性力的比值。这两个无量纲参数有效控制气膜厚度,小的超临界沸腾数和K数,对应薄的气膜厚度和良好的传热状态。反之亦然,大的超临界沸腾数和K数,对应厚的气膜厚度和不好的传热状态。结合文献中其他作者实验数据（din=2～10 mm）确定了 scCO2在垂直上升流动条件下发生传热危机及壁温飞升的临界判据,临界SBO=5.126×10-4决定正常传热和传热恶化间的转换,小于临界SBO不发生传热恶化,大于临界SBO传热发生恶化。SBO综合考虑了热流密度、质量流速和压力对传热的影响。现有关于scCO2传热研究都是在均匀加热条件下进行的,而在实际工程应用中,例如太阳能驱动的scCO2发电系统中,真空管是抛物线槽太阳能集热器的关键元件,管的向阳面吸热较强,而阴面吸热较弱。ScCO2燃煤电厂中,冷却壁一侧接受辐射热,而另一侧则背对火焰是绝热的,上述两种应用中受热管都表现出强烈的非均匀加热特性。本文通过在管半圆周电镀银的方法模拟了周向非均匀加热,实验段内径10 mm,实验参数范围如下:P=7.67-20.7 MPa,G=498.3-1229.2 kg/m2·s,qw=43.7-488 kW/m2。实验结果表明:内壁热流和温度与周向角有很强的相关性。与均匀加热相比较,非均匀加热在拟临界点前延迟或消除了传热恶化,明显改善传热;但是在拟临界温度后,非均匀加热恶化了传热。对于非均匀加热,正常传热和传热恶化的分区临界值为SBO=8.908×10-4。采用5560个超临界流体传热数据点（其中2028个scCO2数据点来源于本实验,3532个数据点来源于公开发表的18篇文献）,拟合超临界CO2、水和R134a在垂直上升管内定热流密度边界条件传热系数,获得传热关联式Nu=0.0012Reb0.9484Prb0.718K-0.0313,该关联式除了Re和Pr,只增加了一项K数。其预测精度好于文献中广泛引用传热关联式,且可适用于不同工质、管径、正常传热和传热恶化。K的指数为-0.0313,表明K数对超临界传热具有抑制作用,符合物理机理。对于垂直上升管,超临界K数和摩擦系数的变化趋势一致,K大摩擦系数大,基于此提出了新的阻力关联式,与其它关联式相比其预测精度大大提高。
袁楠[4]（2020）在《肋条粗糙度对超临界二氧化碳对流换热的影响》文中指出随着现代工业的迅速发展,对能源的需求逐渐增加。面对化石燃料最终将枯竭的危机,迫切需要开发新的能源并开发高效的能源系统。相比于传统的基于水蒸汽的朗肯循环,超临界压力二氧化碳（SCO2）布雷顿循环系统更具便利性、经济性和系统简单性。然而,超临界压力二氧化碳（SCO2）布雷顿循环系统加热器的设计与优化正面临一些挑战,其中需要迫切了解的是,在超临界压力下流体对流换热过程中拟临界点附近对流换热系数局部的变化较为敏感,会出现局部换热系数极具恶化的情况,这种现象会导致超临界流体在换热过程中的不稳定。超临界传热恶化与传热强化的机理研究是必要的。本文采用ANASYS FLUENT数值模拟肋条粗糙度对超临界二氧化碳对流换热的影响情况,模型使用修改后的剪应力传输模型和可变湍流普朗特数模型。主要内容如下:（1）通过对超临界二氧化碳在光滑管道的垂直上升流动过程进行数值模拟,研究分析了不同浮升力条件下超临界二氧化碳的换热特性与流动特性。数值模拟与实验相比可以更加直观的观察管内的超临界二氧化碳的流动状态,对超临界传热的机理有进一步认识。（2）对具有离散双斜肋（DDIR）的管道中超临界压力二氧化碳的传热进行了数值研究。在7.58 MPa,200-800 kg/（m2·s）的质量通量和56.7 k W/m2的热通量下进行数值模拟。结果表明,DDIR严重抑制了光滑管中存在的强浮力作用,并且未发生严重的劣化。对几何参数的敏感性分析表明,肋骨间距对传热恶化最敏感。倾斜角度的影响远小于肋骨的高度和间距。当Bo*为4.5×10-6左右,PEC为3-4,DDIR管的整体热性能最佳。在浮力非常强或可忽略不计的区域中,PEC的值在1-2之间,要低得多。DDIR的主要作用是消除浮力对热传递的负面影响,而它们不能有效地增加浮力对热传递的正面影响。最后,发现Bo*适用于性能评估和超临界传热增强技术的优化。（3）系统的研究不同肋条粗糙度下超临界二氧化碳在单管道中的对流换热特性,模拟了超临界二氧化碳在内壁面具有连续肋条的内螺纹管中的传热。对比了同肋条粗糙度下超临界二氧化碳在单管道中的流动换热特性,分析了不同肋条粗糙度在不同工作条件下的适用性。结果表明在混合对流条件下,DDIR的PEC值为4,IRT的PEC值为2.7,离散肋诱导的纵向涡流比连续肋诱导的旋流对超临界传热强化的效果更明显。在自然对流与强制对流条件下两种肋条强化效果都不明显。
杨圣荣[5]（2020）在《超临界空气翅片管氯化钠蓄冷装置设计与模拟》文中研究说明压缩空气储能（CAES）系统具有较高效率、生产成本低、储能容量大、使用寿命久、对环境无污染等优点,成为公认的最具有发展前景的大规模储能技术之一。然而传统的压缩空气储能技术存在储能密度低、依赖化石燃料补燃、需要大型岩洞作为储气室等问题,对该技术的应用推广产生较大限制,并直接影响到其储能效率。相比于常规的压缩空气储能系统,超临界压缩空气储能系统具有蓄热蓄冷装置,通过回收利用系统工作过程中的压缩热和气化冷量使系统运行效率大幅提高,因此该系统是大规模储能系统的研究热点。而蓄热蓄冷装置是超临界压缩空气储能系统的关键部件,其性能对整个系统运行效率起到决定性作用。蓄冷装置的性能与其具体的结构形式和蓄冷材料的种类有关,高效的蓄冷换热装置是目前的研究热点。本文提出了一种新型直肋式翅片管氯化钠固体蓄冷装置,综合考虑管材的性能及成本确定翅片管的材料、管径、肋高等主要参数以及对蓄冷材料进行选型,并根据其结构参数和运行过程在Matlab环境下通过编制程序优选出管内质量流量、管间距和管长,完成了蓄冷装置样机的设计同时运用CFD软件进行数值模拟,研究了超临界空气在蓄冷装置中的传热特性及循环性能。主要研究工作包括以下几个方面:（1）通过对几种常用的翅片管管材的热物理性质及成本分析,选定使用6061-T6型号铝合金作为翅片管材料,并根据其相关规格参数及抗压性能确定出管内径和壁厚。对翅片管的传热过程适当修改边界条件,运用Matlab软件对其导热过程编程计算得到翅片管肋高和肋厚对翅片散热量和肋效率的影响,优选出肋高和肋厚等翅片管参数,得到具体的翅片管形式,并选用本课题组选定的固体氯化钠粉末作为蓄冷材料。（2）结合当前国内外学者对超临界流体管内对流换热方面的研究成果分析超临界空气热物性参数的变化情况,发现在超临界压力下空气与二氧化碳的主要热物性参数随温度的变化情况较为一致,因此从以往的超临界二氧化碳对流传热实验式中选择Jackson关联式和Dang关联式分别计算蓄冷和释冷工况下超临界空气在翅片管内的对流换热。在Matlab环境下建立计算模型,根据蓄冷功率假设管内质量流量、管间距、管内壁温度等参数,编制程序进行数值计算,并将管内对流换热量与管外的固体导热量校核,以此确定出合适的管内质量流量、管子根数、管间距和管长,并完成对10k W蓄冷装置样机内部管子排列方式的设计和系统运行方案的确定,设计了高度为3m的样机的模型。（3）在完成样机设计的基础上,运用CFD软件建立相关模型分别对蓄冷装置在蓄冷、保冷、释冷三个过程进行数值模拟,其中蓄冷和释冷过程选用SST k-ω模型作为湍流模型,保冷过程选用聚乙烯软泡沫塑料作为保温材料,并通过计算对比选定厚度为500mm,通过模拟计算得到蓄冷装置具体的蓄释冷性能和循环效率,结果表明:1)蓄冷结束后蓄冷材料平均温度降低144.6K,装置轴向的温度分布随着蓄冷时间逐渐变得均匀,蓄冷材料在高度1.5m以内温度在134K左右,且沿径向分布均匀,当高度在1.5-3m时径向温度差异明显增大且在150K以上。2)保冷过程主要受环境温度和风速的影响,在各季节平均温度和风速下计算得到装置8小时保冷结束后的冷量损失,其中夏季冷量损失最高为1923.37k J,蓄冷效率95.17%;冬季的冷量损失最低为738.59k J,蓄冷效率98.14%。3)释冷结束后蓄冷材料整体平均温度上升100.26K,各高度截面蓄冷材料温度沿径向分布均匀,拥有较高斜温层,但蓄冷材料整体温度传递的速率较慢,经过多次循环,最终的循环效率在92%以上。
崔欣莹[6]（2020）在《强变物性流体热输运特性及高效换热器优化方法研究》文中研究指明随着全球能源紧缺和环境污染问题的加剧,开发和利用可再生清洁能源、提高能源利用率成为世界能源发展的趋势。换热器是工业生产过程中的重要过程设备,其性能对系统有举足轻重的影响。印刷电路板式换热器（PCHE）具有结构紧凑、换热效率高、耐高温高压等优势,在核能、太阳能、航空航天、石油天然气开采、化工等多个领域有广阔的应用前景。超临界二氧化碳（S-CO2）在拟临界点附近物性参数发生剧烈变化,引发复杂的换热和流动现象,使得传统的换热计算和设计理论不再适用。研究强变物性流体在微通道内的对流换热特性,研发新型高效紧凑的PCHE换热结构,对实现能源高效利用和可持续发展具有十分重要的意义。本文首先对强变物性流体在单个强化通道内的对流换热进行模拟研究,通过场协同理论和二次流分析揭示其换热强化机理;其次研究了强变物性流体在冷热双通道内的耦合换热特性,采用向量分析和统计分析的理论方法,结合数值模拟,分析了局部换热系数非均匀分布对整体性能的影响,并提出相关的优化设计方法;研发用于PCHE的换热强化结构——两种新型的翼型翅片,通过模拟计算对S-CO2在新翼型翅片PCHE内的流动换热特性进行了分析,并在S-CO2换热试验平台上对换热器整体性能进行了测试,根据试验和模拟结果总结了局部换热流动经验关联式;此外研究了换热器性能对强变物性流体多级换热系统的影响,总结了换热系统优化设计规律。采用场协同理论和二次流对弯曲通道内的对流换热进行分析,结果表明,弯曲通道的拐角可以增强对内部流动的扰动,有效强化换热;另一方面,与直通道相比,弯曲通道内流体的速度场和温度梯度场分布改变,两场的协同度提高,换热得到强化。在拟临界点附近,S-CO2的物性参数发生剧烈变化,强化局部换热。考虑到物性变化和通道结构对内部对流换热的综合影响,提出采用De/Gr*来表征弯曲通道内离心力与浮升力影响的相对大小。使用S-CO2流体研究冷热通道内强变物性流体的耦合换热特性,通过向量分析和统计分析的方法分析局部换热系数的沿程分布,推导出分布协同角与总体不均匀度两个参数,结合数值模拟研究发现:提高两侧局部换热系数的分布协同度（即增加两侧换热系数沿程分布的相似度）,减小分布的总体不均匀度,能够有效提高总体换热性能。开发出两种用于PCHE的新翼型翅片,数值模拟分析的结果表明:与已有的NACA 0020翼型翅片相比,其中一种新翼型翅片的换热和流动性能均有提升,综合性能提高;另一种新翼型翅片的流动阻力显着降低,高雷诺数条件下综合性能优异。翅片的交错排布和优化的外形结构能够减弱边界层的影响,改变速度场、温度梯度场及两场的协同度,强化换热性能;流线型的翼型结构可以有效减小流动阻力。对新翼型翅片PCHE中超临界压力CO2与水的换热进行了试验测试,实验发现,与CO2侧流量相比,CO2侧入口温度对整体性能的影响较小;在入口雷诺数范围为1000034000的工况中,CO2压降总体保持在较低水平（小于CO2侧运行压力的0.25%）;增加CO2侧压力可以提高换热量并减小压降,当CO2侧压力从7.62 MPa提升至8.65 MPa时,换热量增加约30.51%,压降减小约23.44%。与之字形通道PCHE试验数据的对比结果表明,在换热量相差不大的情况下,新翼型翅片PCHE的压降仅为之字形通道PCHE的1/61/5。结合数值模拟对新翼型翅片PCHE内局部换热流动特性的分析发现:在拟临界点附近,CO2的换热得到有效强化;努塞尔数和摩擦系数随温度的变化趋势在拟临界点前后有明显差异,设计过程中应分别考虑。最终根据试验数据和模拟结果,总结出适用于新翼型翅片PCHE中CO2冷却工况下的局部努塞尔数和摩擦系数关联式。对烟气余热回收系统进行了研究,从热力学第一和第二定律角度进行了综合分析。对伴随烟气冷凝的两级换热系统进行研究发现,在设计过程中,将物性变化规律不同的流体工况放置在不同换热设备中,即将物性变化拐点安置在上下游换热器的连接处,有利于针对流体物性和换热表现对换热器进行优化,从而提高系统性能。本文按照“单个弯曲通道——两侧耦合——新型PCHE换热通道——分级换热系统”的顺序,对强变物性流体的换热流动开展了逐步深入的研究。研究揭示了强化通道内变物性流体的流动规律及换热机理,提出指标数衡量通道结构与物性变化对换热的影响;创新性地从分布协同的角度,研究并揭示了强变物性流体两侧耦合换热的强化机理;研发出新型高效紧凑的PCHE通道结构,并对新型PCHE进行了试验测试,总结了相关的经验关联式;从传热学和热力学的角度,对强变物性流体的分级换热系统优化设计进行了研究。本文工作可为强变物性复杂工质的传热流动机理研究、换热强化和通道优化设计、高效紧凑式微通道换热器研发等提供理论指导和技术支持。
刘佳明[7]（2020）在《基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究》文中研究说明超临界流体技术在能源,化工等领域有着广泛的应用。超临界流体的流动、传热研究对其技术的高效应用具有重要意义。当温度跨越拟临界点时,超临界流体物性会产生剧烈的变化,其与非线性湍流随机运动强烈耦合,导致流动传热特性变得非常复杂,其中伴随的传热恶化现象严重威胁设备的安全性。由于超临界条件下的实验测量手段的限制,传统的实验方法很难研究其中的复杂过程和机理。而基于传统雷诺平均（RANS）的传统CFD方法除不能获得详细的湍流场特征之外,还缺乏变物性条件下的湍流模型和湍流热通量模型,导致计算结果误差较大。直接数值模拟（DNS）方法,不需要任何模型,可以精确模拟湍流流动和传热过程。不仅能够深入分析超临界流体湍流换热过程的复杂机理,还可以获得大量详细的湍流流动及传热数据,为建立超临界条件下的湍流换热模型提供基础。因此,本论文基于DNS方法,发展超临界流体湍流换热DNS并行计算程序,数值模拟超临界水在圆管通道内的湍流流动及传热过程,研究超临界流体热对流中复杂湍流换热机理。本文首先基于Fortran语言、MPI/OPM混合并行方法,开发了超临界流体湍流换热的DNS并行计算程序。程序基于有限差分法,通过时空交错网格对动量与标量方程进行离散化处理,且动量方程和标量方程采用不同的离散格式和阶数,其中动量方程的离散阶数分别有二和四阶;标量方程的离散格式有二阶的QUICK格式以及三阶和五阶的WENO格式等。第三章开展强加热空气在圆管内的湍流流动传热过程DNS模拟,并与详细的实验数据进行比较,验证程序对变密度湍流场计算的精度和可靠性。结果表明本文的计算数据与实验符合很好。同时对空气热对流中的湍流再层流化过程进行了分析,发现强加热导致的气体膨胀加速会导致湍流不断衰减,进而引起对流传热恶化。进一步的分析表明,湍流衰减主要是由于近壁面高温低速流体发射和低温高速流体扫略的相干结构减弱所导致。第四章开展不同超临界压力下流体的湍流换热机理研究。选取P0=23MPα和P0=25MPα,开展了加热圆管内超临界水的湍流换热DNS模拟。研究结果表明,相比于常物性热对流,超临界流体在热对流过程中无量纲摩擦系数和换热系数（努塞尔数）都显着下降。当超临界压力更接近拟临界压力Ppc=22MPα时,物性脉动更剧烈,导致湍流衰减更显着,无量纲摩擦系数和换热系数下降也更明显。通过对摩擦系数与努塞尔数的FIK分解发现,摩擦系数Cf与努塞尔数Nu的下降主要是由于湍流衰减,导致湍流贡献减少引起,并且随着压力更接近临界压力,湍流贡献减少越显着。进一步研究还发现,在超临界流体湍流热对流中,物性脉动变化非常剧烈,比如密度脉动方差（?）,比热脉动方差（?）,导致了与传统流体湍流换热的不同。在超临界流体的湍流热对流中,密度脉动相关项ρ’u”v”与平均密度相关项-ρu”v“数量级相当,在湍流流动及换热中有重要作用。剧烈的物性脉动也使得经典的壁面湍流平均速度和平均温度尺度律不再适用。第五章开展不同加热条件下超临界流体的湍流换热特性研究。研究发现在高热流密度下,加速参数Kυ增大到1.5 × 10-6附近时,流动开始从湍流向层流态过渡。在湍流态阶段,由于壁面切应力减小,壁面摩擦系数下降;之后由于层流态的出现,壁面切应力与粘度增加,导致摩擦系数上升。其中,负的湍流应力产生项逐渐增加导致湍流应力下降,进而湍动能的衰减,湍流换热减弱,努塞尔数的下降。第六章开展浮力对超临界流体湍流换热的影响机理研究。通过研究不同浮力条件下上升加热圆管内超临界水湍流换热,发现弱浮力条件导致超临界流体传热恶化,而强浮力条件会导致换热增强。随着浮力的进一步增强,超临界流体的壁面摩擦系数也逐渐增加,努塞尔数增加,湍流换热的能力增强。这主要是因为浮力的间接效应使得速度分布出现M型速度分布,导致湍动能产生,湍动能在速度梯度较大的区域增加,改善了湍流的产生,强化了换热;另一方面,湍动能的浮力产生项也随着浮力增大而增大,进一步强化了湍流换热。通过对比DNS与基于湍流模型的RANS结果,发现RANS计算中存在湍动能及湍动能产生等被严重低估、湍流普朗特数模型偏差较大、缺少浮力产生项模化方法等问题。第七章开展流动雷诺数对超临界流体湍流换热的影响分析。发现了雷诺数增加导致湍流显着增加,高温流体与低温流体对流增强,最终导致湍流核心区域的平均焓上升。主要原因是,雷诺数的增加导致湍动能产生与湍流应力产生进一步增强,因此湍流强度进一步增加。雷诺数导致湍流强度的增加主要体现在热端跨临界区域,而冷端由于远离跨临界区域,湍流强度变化较小。当雷诺数增加时,传统的速度与温度尺度律偏差也显着增大。综上所述,本文采用DNS方法对超临界流体的湍流热对流过程进行精细的数值模拟,获得大量详实而精确的平均及瞬时流场和温度场数据。在此基础上,对超临界湍流热对流中由于物性剧烈变化引起的复杂湍流流动及换热机理进行深入分析和研究,为建立适用于超临界流体流动及传热分析的工程计算模型提供基础条件。
张宏源[8]（2020）在《液氮压裂井筒换热规律研究》文中进行了进一步梳理经济、高效的储层改造技术是开发深地资源的关键。深部岩石温度高,成岩作用强,岩性致密且渗透率低。现场压裂改造过程中常遇到起裂压力高、造缝困难,增产效果差等难题。液氮压裂技术采用超低温液氮作为压裂工质,利用冷冲击作用在坚硬岩石内部形成热应力,可辅助致裂深部致密、高温岩体,在较大范围内形成复杂体积缝网。温差越大,冷冲击致裂效果越强,这使得该项技术尤其适用于深部高温干热岩储层。本文针对超低温液氮在压裂管柱中的流动传热过程,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,围绕井筒内温度、压力分布规律,液氮压裂泵注程序及关键参数开展研究,并以EGS系统为例,研究了液氮压裂体积裂缝对产能的贡献,主要工作和成果如下:针对压裂过程中,液氮所处高压、高雷诺数状态,研制了液氮压裂井筒换热模拟实验系统,采用稳态法开展了液氮对流换热强度测量实验,研究了不同温度、压力、质量流量、壁面热流密度条件下,液氮与模拟井筒之间的换热规律。比较了不同努塞尔数预测公式对压裂工况下液氮在圆管内对流换热强度的预测精度,分析了预测误差可能的形成原因。采用无量纲分析方法,推导了换热强度预测准则式基本形式,并基于实验结果对相关参数进行了回归拟合,得到了适用于液氮压裂工况的换热强度预测公式。基于修正的换热强度预测公式,建立了井筒瞬态温度、压力场计算模型,分析了油管内泵注低温液氮,环空泵注常温氮气的压裂模式下（“油套同注”压裂模式）,井深、地温梯度、油管排量、套管排量等参数对井筒温度场、压力场的影响规律。结果表明:环空排量对油管内液氮温度分布影响小;井深增加,井底可获得液氮最低温度升高;增大油管排量可有效降低井底液氮温度,但同时井口压力急剧增加。“油套同注”压裂模式下,液氮冷能利用效率低,低温液氮无法有效输送至井底并保持低温状态。分析油管、套管内壁热流密度分布规律后发现,压裂管柱预冷效果和环空隔热效果是影响低温液氮在压裂管柱内输送效率的关键参数。提出了“管柱预冷+局部封隔致裂”的液氮压裂新模式。通过释放井口注入压力提高压裂管柱预冷效率;利用封隔器在底部封隔油套环空,有效增加了环空热阻,提高了环空保温效果。建立了环空自然对流计算模型,得到了环空自然对流换热热流密度随井深分布规律,计算了压裂管柱预冷液氮消耗量和液氮压裂过程中井底流体温度。结果表明:新压裂模式可有效提高液氮输送效率,降低压裂过程中井底流体温度。管柱预冷液氮消耗量随井深增加而增加。井底液氮温度随井深、压裂管柱尺寸、套管尺寸的增加而升高,随液氮泵注排量的增加而降低。以EGS系统为例,评价了液氮压裂技术在干热岩储层中所形成体积缝网对取热效率的影响规律。热应力可致裂高温、致密岩体,形成相互连通的体积缝网,有助于延长EGS系统经济开采年限。在生产井中实施液氮压裂所获得增产效果要优于注入井。液氮压裂可有效解决EGS系统开发干热岩过程中常遇到的热突破问题,可在整体上提高干热岩开发效率。验证了液氮压裂技术对干热岩开发的技术适用性。本文系统地研究了液氮压裂过程中井筒换热规律,所提出液氮压裂新模式可有效提高液氮在管柱内输送效率。研究结果有望为液氮压裂下一步研究及现场施工参数设计提供理论依据。
朱建奇[9]（2020）在《基于格子Boltzmann方法的封闭腔内超临界流体自然对流数值研究》文中研究说明大到围护结构的保温、核反应堆的热管理,小至室内烟雾的扩散、电子元器件的冷却,腔体内自然对流换热广泛存在于自然界及工业领域中。封闭腔内传热特性因为影响因素多、机理复杂,近年来受到越来越多研究者的关注。另一方面,超临界流体因其在临界点附近优越的热物性,近年来在传热领域得到了较为广泛的应用。目前,有不少研究者开展了封闭腔内超临界流体的自然对流研究,例如制冷系统中的跨临界循环、核反应堆的热交换等。与传统数值模拟方法相比,格子Boltzmann方法（Lattice Boltzmann Method,LBM）以其物理意义明确、精度高等特点在近些年受到广泛应用。而格子Boltzmann方法应用到方腔内的超临界流体研究,无论从国外还是国内来说都很少见。因此,本文采用格子Boltzmann方法模拟封闭腔体内超临界流体自然对流的流动和传热,有望弥补本领域研究的不足。在对格子Boltzmann方法详细阐述的基础上,本文首先采用LBM模拟常压流体和超临界流体自然对流的流动和传热,验证了其有效性,对比分析了二者传热的不同之处,认为超临界流体的传热要优于常压流体;压力P和瑞利数Ra对超临界流体自然对流的流动与传热影响较大,得到了传热性能良好时的压力值;低温壁面处的流动与传热对超临界流体的自然对流影响显着。其次,考虑到倾角的变化会分散浮升力,进而会对传热机理产生影响,故基于LBM模拟了倾斜封闭腔内超临界流体的流动与传热,重点分析倾角、压力等因素对超临界流体自然对流传热的影响。分析发现倾角为30°时,倾斜封闭腔内超临界流体自然对流的传热效果最佳。拟合出了通用传热特征关联式,该关联式对倾斜封闭腔内超临界流体自然对流流动与传热的研究具有参考价值。再次,考虑到内热源的尺寸会影响流体的流动和传热,应用LBM模拟了含内热源的倾斜封闭腔内超临界流体的流动和传热,着重分析宽度比等因素对自然对流传热的影响。结果表明,宽度比的增大,虽限制了超临界流体流动的区域,但明显增强了流体在右侧低温壁面的换热。根据计算的Nusselt数,借助1st OPT等拟合软件拟合了Nusselt数与倾角、宽度比等影响因素的特征关联式。本文的研究结果可以为学者对超临界流体自然对流、方腔内流体的流动和换热等领域及相近研究领域的研究以及工程实践提供有益的参考。
郭玲伟[10]（2020）在《先进核能S-CO2布雷顿循环微通道流动传热及优化》文中研究表明布雷顿循环是近年来大型换热设备中常用的换热循环系统,整个闭合系统循环与传统朗肯循环相比换热效率有所提高,将其应用到核电换热系统中,将会提高整体换热设备的效率,以达到资源最优化利用的目的。PCHE（印刷板式换热器）相比于常规板式换热器而言,具有结构紧凑,安全性好等优点。本文基于核电布雷顿循环系统PCHE微通道,利用三维建模软件PROE建立微通道物理模型,通过数值仿真软件模拟计算微通道内超临界二氧化碳工质流动过程中的传热特性和熵产,根据计算结果分析了各个工况参数对传热效率的影响规律,其目的为实际应用过程中提供安全性参考。超临界二氧化碳热物性参数变化规律理论研究。二氧化碳是一种安全无毒,传热效果好且易于取得的工质,将其应用到换热器微通道内,将使整个换热设备工作效率有着一定程度的提高。超临界二氧化碳即二氧化碳的压力和温度均处于临界值（7.38MPa,31.04℃）,其物性参数在临界值附近有着较为明显的变化。通过分析二氧化碳密度及比容分布曲线可知,压力与温度对二氧化碳热物性参数影响较大,特别是比热容,具体表现为二氧化碳比热容随温度的升高呈现先升高后降低的分布曲线,特别是在临界点附近,比热容变化较为剧烈,先急剧升高达到峰值后急剧降低,其比热容峰值随温度的升高逐渐右移,且当压力参数为8MPa时,比热容达到最高峰值及此时超临界二氧化碳传热效果最好。微通道内超临界二氧化碳传热特性影响规律研究。本文采用数值模拟仿真软件,基于三维微通道物理模型,计算分析超临界二氧化碳在微通道内的传热特性。本文首先以PCHE单通道模型为基础对通道截面形状开展数值研究,计算通道截面形状变化对通道内超临界二氧化碳传热特性的影响规律。在数值模拟研究过程中,引入结构因子无量纲参数,分析结果表明,不同通道截面形状对管内流动工质传热特性具有一定程度的影响,当截面形状结构因子为1即通道截面形状为半圆形时,管内超临界二氧化碳工质传热效果最好。系统内工况参数的变化对通道内流动工质传热特性也具有一定程度的影响。其中系统压力的减小会使超临界二氧化碳物性越接近临界物性即比热容越大,冷流体出口温度越高,通道内扰动程度增大,雷诺数增大,微通道内冷热流体间换热效果越好。同样,入口质量流速及热流体入口温度的增加均会使冷流体出口温度升高,冷热流体间换热效果提高。微通道内超临界二氧化碳传热过程中熵产规律研究。熵产是描述系统不可逆程度的物理量,可以将其作为衡量系统内换热效果的参数。基于PCHE微通道物理模型,利用数值模拟软件CFD计算不同工况下通道内冷热流体熵产,分析通道内不同工况参数对熵产的影响规律。通过分析计算结果可知,系统压力的增大会引起熵产的升高,即通道内换热效率的降低,随着系统压力的增大,熵产随之升高,系统不可逆程度增大。同时入口质量流速的增大及热流体入口温度的升高均会引起通道内熵产的升高,通道内换热效果有所恶化。
二、二氧化碳超临界流体的管内对流换热研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、二氧化碳超临界流体的管内对流换热研究（论文提纲范文）
（1）超临界压力CO2冷却换热特性及毛细管换热器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 超临界二氧化碳闭式布雷顿循环发电技术 |
| 1.1.2 跨临界二氧化碳制冷与热泵循环 |
| 1.2 超临界压力二氧化碳冷却换热研究现状 |
| 1.2.1 超临界压力二氧化碳换热实验研究 |
| 1.2.2 超临界压力二氧化碳换热数值模拟研究 |
| 1.2.3 超临界压力二氧化碳换热和压降关联式 |
| 1.3 超临界二氧化碳换热器研究现状与分析 |
| 1.3.1 超临界二氧化碳换热器研究 |
| 1.3.2 剧变物性流体换热器设计优化理论研究 |
| 1.4 既有研究的不足之处 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第2章 超临界压力CO_2冷却换热机理研究 |
| 2.1 本章引论 |
| 2.2 物理模型及数据处理 |
| 2.2.1 单管物理模型 |
| 2.2.2 毛细管换热器耦合换热单元模型 |
| 2.2.3 数据处理 |
| 2.3 湍流模型和模拟验证 |
| 2.3.1 湍流模型及验证 |
| 2.3.2 网格无关性验证 |
| 2.4 恒热流条件下超临界压力CO_2单管冷却换热特性 |
| 2.4.1 冷却换热系数变化规律及影响机制研究 |
| 2.4.2 质量流速和热流密度对换热的影响 |
| 2.4.3 浮升力对超临界压力CO_2冷却换热的影响 |
| 2.5 毛细管换热器耦合换热特性 |
| 2.5.1 整体流动换热分析 |
| 2.5.2 壳程流动方式对换热和压降的影响 |
| 2.6 超临界压力CO_2冷却关联式研究 |
| 2.6.1 超临界压力CO_2冷却换热关联式研究 |
| 2.6.2 超临界压力CO_2冷却压降关联式研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 超临界压力CO_2毛细管换热器实验和数值模拟研究 |
| 3.1 本章引论 |
| 3.2 超临界压力CO_2换热器实验系统 |
| 3.2.1 实验系统介绍 |
| 3.2.2 实验件介绍 |
| 3.2.3 数据采集与处理 |
| 3.2.4 误差分析 |
| 3.3 壳程换热与压降特性实验研究 |
| 3.3.1 折流板对壳程换热的影响 |
| 3.3.2 折流板对壳程压降的影响 |
| 3.4 CO_2毛细管换热器冷却换热与压降实验研究 |
| 3.4.1 超临界压力CO_2毛细管换热器一维设计计算程序 |
| 3.4.2 关联式计算出口温度与实验结果对比 |
| 3.4.3 换热关联式设计长度同实验结果对比 |
| 3.4.4 毛细管换热器中CO_2压降分析 |
| 3.5 超临界压力CO_2毛细管换热器数值模拟研究 |
| 3.5.1 物理模型及数值模拟方法 |
| 3.5.2 验证计算 |
| 3.5.3 毛细管换热器整体流动与换热分析 |
| 3.5.4 局部内外耦合换热分析 |
| 3.5.5 冷却水工况对整体换热影响分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 超临界压力CO_2毛细管冷却器设计优化理论研究 |
| 4.1 本章引论 |
| 4.2 超临界压力CO_2冷却器夹点问题研究 |
| 4.2.1 夹点位置理论研究 |
| 4.2.2 不同因素对夹点温差的影响 |
| 4.3 超临界压力CO_2冷却器效能及优化设计研究 |
| 4.3.1 超临界压力CO_2冷却器效能 |
| 4.3.2 (?)耗散率与换热器效能关系研究 |
| 4.3.3 超临界压力CO_2冷却器中间分流优化设计 |
| 4.4 基于换热和压降的综合优化研究 |
| 4.4.1 变物性换热器换热和压降的关系 |
| 4.4.2 基于换热和压降的折流板优化布置研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超临界压力CO_2毛细管换热器强化换热研究 |
| 5.1 本章引论 |
| 5.2 超临界压力CO_2螺旋缠绕管内流动换热研究 |
| 5.2.1 物理模型和模拟方法 |
| 5.2.2 螺旋管内二次流动研究 |
| 5.2.3 螺旋间距和螺旋直径对换热和压降的影响 |
| 5.2.4 螺旋管内超临界压力CO_2对流换热场协同分析 |
| 5.3 毛细管换热器不同折流板形式强化换热研究 |
| 5.3.1 物理模型与模拟方法 |
| 5.3.2 折流板形式对换热和压降的影响 |
| 5.3.3 折流板形式综合评价及场协同分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）超临界二氧化碳垂直上升和下降对流传热特性实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 超临界流体的物理性质 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 超临界流体传热特性 |
| 1.3.2 传热关联式 |
| 1.3.3 流动不稳定性 |
| 1.4 目前研究存在的不足 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验系统与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统及实验方法 |
| 2.2.1 实验系统 |
| 2.2.2 实验数据测量 |
| 2.2.3 实验步骤 |
| 2.3 实验工质的选取 |
| 2.4 实验数据处理方法 |
| 2.5 不确定度分析 |
| 2.6 传热特性的分类 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 scCO_2在垂直向上和向下流动圆管内的传热特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 垂直圆管内向上加热流动传热特性 |
| 3.2.1 不同参数对于对流传热特性的影响 |
| 3.2.2 浮升力和流动加速对于传热恶化的影响 |
| 3.3 垂直圆管内向下加热流动传热特性 |
| 3.3.1 不同参数对于对流传热特性的影响 |
| 3.3.2 基于拟沸腾理论的新传热分析方法 |
| 3.3.3 流动方向对于对流换热特性的影响 |
| 3.4 超临界CO_2换热系数预测 |
| 3.4.1 超临界流体传热关联式 |
| 3.4.2 换热关联式准确性验证与比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超临界二氧化碳流动不稳定性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超临界二氧化碳流动不稳定性现象 |
| 4.3 超临界二氧化碳流动不稳定分析 |
| 4.4 不同因素对于流动不稳定性的影响 |
| 4.4.1 热流密度的影响 |
| 4.4.2 入口压力的影响 |
| 4.4.3 质量流速的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（3）超临界二氧化碳垂直管内对流换热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 超临界流体及其热物性 |
| 1.2.1 超临界流体定义 |
| 1.2.2 超临界流体热物理性质 |
| 1.2.3 超临界流体传热特性 |
| 1.3 超临界流体传热研究现状 |
| 1.3.1 概述 |
| 1.3.2 实验研究 |
| 1.3.3 数值研究 |
| 1.4 当前研究存在的问题 |
| 1.5 本课题研究内容 |
| 第2章 实验系统和方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统 |
| 2.3 主要实验部件 |
| 2.3.1 电加热系统 |
| 2.3.2 制冷和冷却系统 |
| 2.3.3 预热器和回热器 |
| 2.3.4 系统稳压装置 |
| 2.3.5 系统电绝缘方法和绝缘组件 |
| 2.4 实验参数的测量 |
| 2.4.1 系统流量测量 |
| 2.4.2 压力和压差测量 |
| 2.4.3 温度测量 |
| 2.4.4 电功率测量 |
| 2.4.5 数据采集系统 |
| 2.5 实验步骤 |
| 2.6 实验台密封性、稳定性和重复性实验 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 均匀加热下超临界CO_2管内对流换热特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验段 |
| 3.3 实验数据处理和不确定度分析 |
| 3.4 结果和讨论 |
| 3.4.1 热流密度对传热的影响 |
| 3.4.2 压力对传热的影响 |
| 3.4.3 质量流速对传热的影响 |
| 3.4.4 管径对传热的影响 |
| 3.4.5 入口温度对传热的影响 |
| 3.5 传热机理讨论 |
| 3.5.1 浮升力和流动加速效应对传热的影响 |
| 3.5.2 超临界拟沸腾传热 |
| 3.6 两区传热 |
| 3.7 瞬态压力下CO2的传热特性 |
| 3.7.1 正常传热下瞬态压力结果分析 |
| 3.7.2 传热恶化下瞬态压力结果分析 |
| 3.8 超高参数CO_2在大管径内对流换热特性数值模拟 |
| 3.8.1 数值方法 |
| 3.8.2 数值结果与讨论 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 非均匀加热下超临界CO_2管内对流换热特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验段 |
| 4.3 数据处理 |
| 4.4 壁温、内壁热流和传热系数的周向分布 |
| 4.5 运行参数对传热的影响 |
| 4.5.1 热流密度的影响 |
| 4.5.2 质量流速和压力的影响 |
| 4.5.3 均匀加热和非均匀加热的比较 |
| 4.6 两区传热 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 超临界流体传热预测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 超临界流体传热关联式 |
| 5.3 超临界流体传热数据库 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 K数关联式和其它传热关联式评价与分析 |
| 5.4.2 K数关联式对本数据库实验工况预测 |
| 5.4.3 K数关联式对本数据库外实验工况预测 |
| 5.5 人工神经网络预测超临界传热 |
| 5.5.1 神经网络基础 |
| 5.5.2 ANN传热数据库 |
| 5.5.3 ANN模型结构和验证 |
| 5.5.4 结果和讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 垂直管内超临界CO_2的流动阻力特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验段 |
| 6.3 数据处理 |
| 6.4 结果和讨论 |
| 6.4.1 压降变化 |
| 6.4.2 热流密度对摩擦压降的影响 |
| 6.4.3 质量流速和压力对摩擦压降的影响 |
| 6.4.4 阻力系数关联式与评价 |
| 6.4.5 新阻力关联式 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本论文主要研究结果和结论 |
| 7.2 本论文研究意义及创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）肋条粗糙度对超临界二氧化碳对流换热的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 超临界流体的特点 |
| 1.3 超临界流体的传热研究 |
| 1.3.1 传热强化 |
| 1.3.2 传热恶化 |
| 1.3.3 浮升力效应和热加速效应对传热影响的判别 |
| 1.4 对流换热的强化方法 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 1.6 本文创新点 |
| 第二章 超临界二氧化碳对流换热的数值模拟 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 物理模型 |
| 2.2.1 离散型双斜内肋管物理模型 |
| 2.2.2 内螺纹管物理模型 |
| 2.3 网格划分 |
| 2.3.1 光管网格划分及网格敏感性分析 |
| 2.3.2 离散型双斜内肋管网格划分及网格敏感性分析 |
| 2.3.3 内螺纹管网格划分及网格敏感性分析 |
| 2.4 模型准确性验证 |
| 2.5 数据处理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 超临界压力二氧化碳在离散型双斜内肋管道中的换热特性研究 |
| 3.1 计算工况 |
| 3.2 DDIR对浮升力的影响 |
| 3.3 局部流动特性 |
| 3.4 DDIR肋结构对传热的影响 |
| 3.4.1 DDIR肋结构对局部传热的影响 |
| 3.4.2 DDIR肋结构对整体性能的影响 |
| 3.5 传热机理分析 |
| 3.6 亚临界和超临界流动之间的性能比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 超临界压力二氧化碳在内螺纹管道中的换热特性研究 |
| 4.1 计算工况 |
| 4.2 IRT对浮升力的影响 |
| 4.3 IRT肋结构对传热的影响 |
| 4.3.1 IRT肋结构对局部传热的影响 |
| 4.3.2 IRT肋结构对整体性能的影响 |
| 4.4 离散肋与连续肋的对比 |
| 4.4.1 流动特性的影响 |
| 4.4.2 传热特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
| 附录 B 攻读硕士学位期间参与的科研课题 |
| 附录 C 攻读硕士学位期间所获荣誉 |
（5）超临界空气翅片管氯化钠蓄冷装置设计与模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 物理量名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 大规模储能技术的意义 |
| 1.1.2 超临界压缩空气储能系统介绍 |
| 1.1.3 蓄冷换热器是超临界压缩空气储能系统的核心部件 |
| 1.2 蓄冷装置技术进展及研究现状 |
| 1.2.1 蓄冷换热器技术介绍 |
| 1.2.2 间接式蓄热装置研究现状 |
| 1.3 管内超临界流体流动传热特性研究现状 |
| 1.3.1 超临界流体性质 |
| 1.3.2 管内超临界流体传热特性研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 直肋管蓄冷装置样机设计 |
| 2.1 单根肋(翅)片管的选型设定 |
| 2.1.1 直肋管管材的确定 |
| 2.1.2 肋片几何参数的确定 |
| 2.2 固体蓄冷材料 |
| 2.3 蓄冷装置结构设计 |
| 2.3.1 热物性参数调用方法 |
| 2.3.2 设计计算及可视化分析 |
| 2.3.3 10kW蓄冷装置样机设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 10kW蓄冷装置蓄冷过程数值模拟 |
| 3.1 CFD理论基础 |
| 3.1.1 Fluent软件介绍 |
| 3.1.2 用于超临界流体的湍流模型 |
| 3.2 直肋管蓄冷装置模型建立 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 计算模型 |
| 3.3 计算设置及网格划分 |
| 3.3.1 边界条件及参数设置 |
| 3.3.2 湍流模型设置 |
| 3.3.3 求解方法及计算准则 |
| 3.3.4 网格的划分及无关性验证 |
| 3.4 模拟结果及分析 |
| 3.4.1 模型验证 |
| 3.4.2 蓄冷过程计算结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 蓄冷装置保冷过程模拟分析 |
| 4.1 保温设计 |
| 4.2 保冷过程模拟分析 |
| 4.2.1 模型的建立 |
| 4.2.2 保冷过程数值计算 |
| 4.3 蓄冷效率计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 装置释冷过程模拟分析 |
| 5.1 释冷过程计算设置 |
| 5.2 释冷部分计算结果分析 |
| 5.2.1 释冷过程装置总体温度变化 |
| 5.2.2 释冷过程装置径向温度变化 |
| 5.2.3 释冷过程装置轴向温度变化 |
| 5.3 循环效率计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）强变物性流体热输运特性及高效换热器优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 印刷电路板式换热器研究现状 |
| 1.2.2 强变物性流体换热流动特性研究 |
| 1.2.3 传热强化及评价指标 |
| 1.3 现有研究存在的问题及本文的研究内容 |
| 第2章 单通道内强变物性流体的传热流动特性研究 |
| 2.1 复杂换热结构的数理模型构建 |
| 2.1.1 物理模型 |
| 2.1.2 控制方程和边界条件 |
| 2.1.3 网格独立性验证以及实验验证 |
| 2.2 通道内流动换热机理分析 |
| 2.2.1 弯曲通道沿程二次流的变化 |
| 2.2.2 弯曲通道与直通道的换热性能对比 |
| 2.2.3 流体物性对弯曲通道内对流换热的影响 |
| 2.3 弯曲通道特征尺寸对流动换热特性的影响 |
| 2.3.1 弯曲通道曲率直径(D)的影响 |
| 2.3.2 弯曲通道的弯度(C)的影响 |
| 2.3.3 弯曲通道横截面形状的影响 |
| 2.4 物性对弯曲通道内换热流动的影响 |
| 2.4.1 浮升力和离心力参数介绍 |
| 2.4.2 局部流动换热表现 |
| 2.4.3 壁面热流密度的影响 |
| 2.4.4 质量流率的影响 |
| 2.4.5 通道内径d的影响 |
| 2.4.6 通道曲率直径D的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 强变物性流体两侧耦合换热研究 |
| 3.1 数值模拟方法 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.2.1 协同角计算 |
| 3.2.2 换热系数的不均匀性 |
| 3.2.3 有内夹点的换热器有效度 |
| 3.3 变物性流体局部耦合传热特性 |
| 3.4 协同度分析 |
| 3.5 与对流换热场协同理论类比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 新型高效低阻换热结构研发及强化机理研究 |
| 4.1 新型高效低阻换热结构模型开发 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 控制方程及边界条件 |
| 4.1.3 网格独立性验证 |
| 4.2 流动换热特性和机理分析 |
| 4.2.1 不同结构翅片的通道数据 |
| 4.2.2 三种翼型翅片通道PCHE的性能对比 |
| 4.2.3 三种翼型翅片通道内的换热和流动分析 |
| 4.2.4 三种翅片的局部换热流动特性 |
| 4.3 物性变化剧烈的工况下的综合性能评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 新型高效低阻换热结构性能试验测试 |
| 5.1 翼型翅片印刷电路板式换热器结构 |
| 5.2 超临界二氧化碳全温全压试验测试平台介绍 |
| 5.3 测试步骤及数据采集 |
| 5.4 试验测试结果及分析 |
| 5.4.1 试验数据后处理计算及不确定度分析 |
| 5.4.2 CO_2 流体侧试验工况 |
| 5.5 新翼型翅片PCHE内 S-CO_2 局部特性研究 |
| 5.5.1 模型简介及试验对比 |
| 5.5.2 后处理计算 |
| 5.5.3 翼型翅片PCHE模拟结果分析 |
| 5.5.4 翼型翅片通道与之字形和直通道对比 |
| 5.6 CO_2 换热流动经验关联式 |
| 5.6.1 局部Nu数 |
| 5.6.2 局部f因子 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 强变物性流体两级串联换热系统研究 |
| 6.1 理论分析及计算介绍 |
| 6.1.1 余热烟气 |
| 6.1.2 湿空气 |
| 6.1.3 余热回收换热器 |
| 6.1.4 评价指标介绍 |
| 6.1.5 计算对比验证 |
| 6.2 系统介绍 |
| 6.2.1 基本余热回收系统(系统-1) |
| 6.2.2 两级空气加湿余热回收系统(系统-2) |
| 6.2.3 带吸收式热泵的两级余热回收系统(系统-3) |
| 6.3 串联热交换系统性能分析 |
| 6.3.1 不同余热回收系统的传热性能 |
| 6.3.2 空气湿度对效率的影响 |
| 6.3.3 换热器性能对两级换热系统的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本文结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 超临界流体 |
| 1.2 超临界流体流动传热研究现状 |
| 1.2.1 超临界流体湍流换热实验研究 |
| 1.2.2 超临界流体湍流换热数值研究 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 控制方程和数值方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 数值格式 |
| 2.3.1 时间-空间离散 |
| 2.3.2 时空-交错网格 |
| 2.4 半隐迭代 |
| 2.5 边界条件 |
| 第3章 强加热空气湍流换热的直接数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算设置 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 湍流统计 |
| 3.3.2 摩擦系数与努塞尔数恒等式 |
| 3.3.3 象限分析 |
| 3.3.4 瞬时场分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 不同超临界压力对超临界流体湍流换热的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算设置 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 超临界压力对系统平均量的影响 |
| 4.3.2 超临界压力对摩擦系数与努塞尔数恒等式的影响 |
| 4.3.3 超临界压力对湍流量的影响 |
| 4.3.4 超临界压力对物性变化的影响 |
| 4.3.5 超临界压力对平均方法的影响 |
| 4.3.6 超临界压力对尺度律的影响 |
| 4.3.7 超临界压力对流动结构的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 不同加热条件对超临界流体湍流换热的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算设置 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 加热对平均量的影响 |
| 5.3.2 加热对湍流统计的影响 |
| 5.3.3 加热对湍流结构的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 浮力对超临界流体湍流换热的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算设置 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 浮力对平均统计量的影响 |
| 6.3.2 浮力对湍流统计量的影响 |
| 6.3.3 DNS VS RANS |
| 6.4 小结 |
| 第7章 雷诺数对超临界流体湍流换热的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 计算设置 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 雷诺数对平均统计量的影响 |
| 7.3.2 雷诺数对湍流统计量的影响 |
| 7.3.3 雷诺数对流动结构的影响 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 工作展望与总结 |
| 8.1 工作总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 附录A 湍流统计量 |
| 附录B FIK恒等式 |
| 附录C 雷诺平均方程 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（8）液氮压裂井筒换热规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 液氮压裂技术研究现状 |
| 1.2.2 流体在直管内对流换热研究现状 |
| 1.2.3 井筒温度场计算研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 本文研究内容与思路 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究思路 |
| 第2章 液氮圆管内流动与传热实验 |
| 2.1 实验装置与原理 |
| 2.1.1 实验装置 |
| 2.1.2 稳态法液氮对流换热系数测量原理 |
| 2.1.3 实验参数控制 |
| 2.2 测量元件、方法和数据采集 |
| 2.2.1 测量元件与精度 |
| 2.2.2 数据采集 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 实验步骤 |
| 2.3.2 实验参数组合设计 |
| 2.4 实验数据处理与不确定度分析 |
| 2.4.1 实验数据处理 |
| 2.4.2 实验结果不确定度分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 液氮对流换热规律与换热强度预测公式 |
| 3.1 压裂工况下液氮对流换热规律 |
| 3.1.1 实验数据分布 |
| 3.1.2 质量流量对换热强度影响 |
| 3.1.3 热流密度对换热强度影响 |
| 3.1.4 温度对换热强度影响 |
| 3.1.5 压力对换热强度影响 |
| 3.2 液氮对流换热强度预测准则式 |
| 3.2.1 部分流体等压热容比较 |
| 3.2.2 对流换热准则式选择 |
| 3.3 预测公式误差与主要影响因素分析 |
| 3.3.1 预测公式误差 |
| 3.3.2 误差影响因素分析 |
| 3.4 压裂工况液氮换热强度预测公式修正 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 油套同注压裂模式井筒温度场计算 |
| 4.1 井筒流动与传热数学模型 |
| 4.2 模型耦合求解 |
| 4.2.1 初始条件和边界条件 |
| 4.2.2 耦合求解方法 |
| 4.3 模型验证 |
| 4.4 温度分布及输送效率分析 |
| 4.4.1 井筒传热规律分析 |
| 4.4.2 参数对井底流体温度影响规律 |
| 4.4.3 “油套同注”压裂模式的局限性 |
| 4.4.4 关键影响因素分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 液氮压裂泵注程序设计与关键参数 |
| 5.1 液氮压裂泵注程序优化设计 |
| 5.2 管柱预冷液氮损耗量计算 |
| 5.2.1 压裂管柱预冷基本假设 |
| 5.2.2 液氮损耗量计算 |
| 5.3 预冷后环空对流换热特征 |
| 5.3.1 环空自然对流计算模型 |
| 5.3.2 环空自然对流换热特征 |
| 5.3.3 热流密度分布曲线近似拟合 |
| 5.4 井底流体温度计算 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 液氮压裂效果评价—以EGS系统为例 |
| 6.1 模型及基本假设 |
| 6.1.1 基本物理模型与假设 |
| 6.1.2 数学模型 |
| 6.1.3 模型验证 |
| 6.2 裂缝重构与模拟方案设置 |
| 6.2.1 热应力致裂裂缝特征 |
| 6.2.2 三维裂缝重构 |
| 6.2.3 基本参数设置与网格 |
| 6.2.4 算例设置 |
| 6.3 增产效果评价 |
| 6.3.1 整体效果 |
| 6.3.2 储层温度分布 |
| 6.4 发电潜力估计 |
| 6.4.1 双工质地热电站发电量计算模型 |
| 6.4.2 发电量评估 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）基于格子Boltzmann方法的封闭腔内超临界流体自然对流数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超临界流体性质 |
| 1.2.1 基本定义 |
| 1.2.2 热力学性质 |
| 1.3 超临界流体自然对流数值研究现状 |
| 1.3.1 国内现状 |
| 1.3.2 国外现状 |
| 1.3.3 格子Boltzmann方法 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 格子Boltzmann方法及理论 |
| 2.1 格子Boltzmann方法的起源 |
| 2.2 格子Boltzmann方法基本理论 |
| 2.2.1 Boltzmann方程 |
| 2.2.2 Boltzmann方程到格子Boltzmann方程 |
| 2.3 格子Boltzmann方法的基本模型 |
| 2.4 格子Boltzmann方法的边界处理 |
| 2.4.1 反弹格式 |
| 2.4.2 非平衡态外推格式 |
| 2.4.3 复杂边界处理格式 |
| 2.5 格子单位转换 |
| 2.6 格子Boltzmann方法的基本计算步骤 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 竖直封闭腔内自然对流LBM模拟 |
| 3.1 常压下竖直封闭腔内自然对流LBM模拟 |
| 3.1.1 物理模型及控制方程 |
| 3.1.2 边界条件及无量纲参数 |
| 3.1.3 双分布函数格子Boltzmann模型 |
| 3.1.4 模拟验证 |
| 3.2 竖直封闭腔内超临界流体自然对流LBM模拟 |
| 3.2.1 物理模型及控制方程 |
| 3.2.2 边界条件及无量纲参数 |
| 3.2.3 双分布函数格子Boltzmann模型 |
| 3.2.4 模拟验证 |
| 3.2.5 模拟结果与讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 倾斜封闭腔内超临界流体自然对流LBM模拟 |
| 4.1 物理模型 |
| 4.2 控制方程 |
| 4.3 边界条件及无量纲参数 |
| 4.4 双分布函数格子Boltzmann模型 |
| 4.5 模拟与讨论 |
| 4.5.1 倾斜角θ对超临界二氧化碳自然对流的影响 |
| 4.5.2 压力P对超临界二氧化碳自然对流的影响 |
| 4.5.3 Ra数对超临界二氧化碳自然对流的影响 |
| 4.5.4 倾角为90°时超临界流体自然对流的演化 |
| 4.5.5 倾斜封闭腔内超临界流体传热关联式 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 含内热源的封闭腔内超临界流体自然对流LBM模拟 |
| 5.1 物理模型 |
| 5.2 边界条件 |
| 5.3 模拟与讨论 |
| 5.3.1 宽度比A对含内热源的超临界二氧化碳自然对流的影响 |
| 5.3.2 倾斜角θ对含内热源的超临界二氧化碳自然对流的影响 |
| 5.3.3 压力P对含内热源的超临界二氧化碳自然对流的影响 |
| 5.3.4 Ra数对含内热源的超临界二氧化碳自然对流的影响 |
| 5.3.5 含内热源的封闭腔内超临界流体传热关联式 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间发表的学术论文及研究成果 |
| 致谢 |
（10）先进核能S-CO2布雷顿循环微通道流动传热及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 研究意义及实用价值 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 超临界二氧化碳布雷顿循环系统 |
| 2.1 布雷顿循环 |
| 2.2 超临界二氧化碳布雷顿循环 |
| 2.3 印刷电路板式换热器(PCHE) |
| 2.4 超临界二氧化碳 |
| 2.4.1 二氧化碳临界相变特征 |
| 2.4.2 超临界二氧化碳热物性分析 |
| 2.4.3 超临界二氧化碳管内换热特征及影响因素 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 数值模拟方法 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.2 物理模型及网格划分 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.3 湍流模型选择 |
| 3.4 边界条件设置 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超临界二氧化碳微通道内流动传热特性分析 |
| 4.1 微通道内超临界二氧化碳传热特性 |
| 4.2 热工参数对微通道内传热特性的影响规律 |
| 4.2.1 压力变化对传热特性的影响 |
| 4.2.2 质量流速变化对传热特性的影响 |
| 4.2.3 入口温度变化对传热特性的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 超临界二氧化碳熵产分析及结构优化 |
| 5.1 “熵分析”概念 |
| 5.2 热工参数对微通道内熵产的影响规律 |
| 5.2.1 压力对换热单元内熵产的影响规律 |
| 5.2.2 质量流速对换热单元内熵产的影响规律 |
| 5.2.3 入口温度对换热单元内熵产的影响规律 |
| 5.3 微通道结构优化 |
| 5.3.1 结构因子对传热特性的影响规律 |
| 5.3.2 微通道管径对传热特性的影响规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、二氧化碳超临界流体的管内对流换热研究（论文参考文献）
- [1]超临界压力CO2冷却换热特性及毛细管换热器研究[D]. 蔡浩飞. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021
- [2]超临界二氧化碳垂直上升和下降对流传热特性实验研究[D]. 朱鑫杰. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [3]超临界二氧化碳垂直管内对流换热研究[D]. 朱兵国. 华北电力大学(北京), 2020(06)
- [4]肋条粗糙度对超临界二氧化碳对流换热的影响[D]. 袁楠. 昆明理工大学, 2020(05)
- [5]超临界空气翅片管氯化钠蓄冷装置设计与模拟[D]. 杨圣荣. 北京工业大学, 2020(06)
- [6]强变物性流体热输运特性及高效换热器优化方法研究[D]. 崔欣莹. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [7]基于DNS方法的超临界流体湍流换热机理研究[D]. 刘佳明. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]液氮压裂井筒换热规律研究[D]. 张宏源. 中国石油大学(北京), 2020
- [9]基于格子Boltzmann方法的封闭腔内超临界流体自然对流数值研究[D]. 朱建奇. 南京师范大学, 2020(03)
- [10]先进核能S-CO2布雷顿循环微通道流动传热及优化[D]. 郭玲伟. 华北水利水电大学, 2020(01)