【摘要】：眾所周知,隨著全球溫室效應(yīng)的不斷加重,二氧化碳的排放及處理已成為當(dāng)今社會(huì)備受關(guān)注的話題。CFC(氟氯烴:Chloro Fluoron Carbon)等傳統(tǒng)制冷工質(zhì)作為溫室效應(yīng)和破壞臭氧層的始作俑者,在制冷行業(yè)當(dāng)中的地位正受到日益嚴(yán)峻的威脅�？萍嫉陌l(fā)展讓人們對(duì)二氧化碳優(yōu)良熱力學(xué)特性及其超臨界態(tài)有了更深的認(rèn)識(shí),并且作為制冷工質(zhì),二氧化碳也是一種安全、環(huán)保、健康、經(jīng)濟(jì)并且儲(chǔ)量豐富的綠色天然流體。在日益發(fā)展的汽車空調(diào)、商業(yè)制冷、超級(jí)計(jì)算機(jī)冷卻等行業(yè)中,二氧化碳以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)擁有極為廣闊的應(yīng)用前景。目前,國(guó)際上對(duì)超臨界二氧化碳微管內(nèi)的流動(dòng)換熱研究還停留在起步階段,更多的研究集中在對(duì)二氧化碳圓管中流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究。因此,對(duì)超臨界二氧化碳在微管道內(nèi)流動(dòng)傳熱數(shù)值模擬的研究慢慢成為廣大科研工作者關(guān)注的重點(diǎn)。本文首先討論了重力存在與否的條件下熱浮升力對(duì)二氧化碳微管內(nèi)流動(dòng)換熱速率的影響;然后在不改變流動(dòng)狀態(tài)的前提下,計(jì)算不同管徑(0.50mm、1.00mm、1.75mm、2.80mm)內(nèi)超臨界二氧化碳對(duì)流換熱速率變化情況;最后將復(fù)雜的巖層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為由均勻分布球體所構(gòu)成的多孔介質(zhì)模型,通過探討二氧化碳在固體球體間流動(dòng)特性來反映或表征地殼頁(yè)巖氣置換過程中巖層中二氧化碳的流動(dòng)換熱特點(diǎn);隨后主要討論了進(jìn)口處流體溫度和流速對(duì)超臨界二氧化碳多孔介質(zhì)內(nèi)流動(dòng)特性以及換熱性能的影響。研究結(jié)果表明:])超臨界流體具有特殊熱物理屬性,其狀態(tài)臨界點(diǎn)附近的物性變化劇烈。在層流狀態(tài)下,臨界點(diǎn)附近的二氧化碳熱物理性質(zhì)劇烈變化導(dǎo)致產(chǎn)生顯著的浮生力,進(jìn)而產(chǎn)生二次流動(dòng)強(qiáng)化管內(nèi)傳熱。隨著流動(dòng)繼續(xù),當(dāng)流體達(dá)到穩(wěn)態(tài)發(fā)展流時(shí),二氧化碳的換熱性質(zhì)達(dá)到和常物性流體一致。2)隨著管徑不斷增粗,圓管相同位置處的橫截面上最大軸向速度偏心程度越大,從z = 50mm演變到z = 200mm,壁面切應(yīng)力收斂梯度越小,即對(duì)流換熱強(qiáng)度變?nèi)?熱平衡速率變小;換言之,管徑越小,對(duì)流換熱強(qiáng)度越大,熱平衡速率越快。3)通過改變流體進(jìn)口處的溫度和流速,分析流動(dòng)單元各物理量的變化以及換熱情況。保持相同的進(jìn)口流速,當(dāng)進(jìn)口溫度升高時(shí),系統(tǒng)粘性阻力變大,流體速度衰減程度變大;保持進(jìn)口溫度不變,進(jìn)口流速變大時(shí),溫度的衰減程度減小,流體與固體壁面間的對(duì)流換熱強(qiáng)度變大。進(jìn)口流速和溫度的增大都能夠提高系統(tǒng)的對(duì)流換熱的速率。而當(dāng)進(jìn)口流速增大到一定程度時(shí),換熱速率和溫度不再呈現(xiàn)正(負(fù))相關(guān)的分布,這與簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的圓球直徑和臨界點(diǎn)處二氧化碳特殊的物理性質(zhì)有著密切關(guān)聯(lián)。
【圖文】：

圖１．３二氧化碳熱泵系統(tǒng)逡逑

圖１．４邋Ｓ．邋Ｈｅ和Ｐｅｉ－Ｘｕｅ〗匕１＾［４６］等人實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)構(gòu)模型逡逑２０１３邋年邋Ｊ．Ｗ．Ｒ．Ｐｅｅｔｅｒｓ，邋Ｃ．Ｔ’Ｊｏｅｎ，，Ｍ．Ｒｏｈｄｅ［２１］等人研宄了邋超臨界二氧化碳和水逡逑
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK124

【參考文獻(xiàn)】

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