硅油MM具有較低的臨界點(diǎn)和較高的熱穩(wěn)定性,更適合應(yīng)用于高溫位熱源的超臨界有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）系統(tǒng)。超臨界壓力流體熱物性會(huì)在擬臨界點(diǎn)附近發(fā)生劇烈變化,導(dǎo)致流體管內(nèi)對(duì)流傳熱出現(xiàn)傳熱強(qiáng)化或惡化等異�，F(xiàn)象。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得了超臨界壓力硅油MM豎直管內(nèi)向上流動(dòng)的對(duì)流傳熱特性,分析了熱流密度和壓力等邊界條件對(duì)傳熱特性的影響,并結(jié)合浮升力作用和熱加速效應(yīng)探討了傳熱惡化的機(jī)理,為超臨界ORC系統(tǒng)中加熱部件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供支撐。 

【文章來(lái)源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖２不同壓力下熱流密度對(duì)換熱特性的影響??Ｆｉｇ．?２?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘ?ｏｎ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｒｅz

壁溫尚未達(dá)到擬臨界??溫度，所以熱流密度對(duì)ｉｖ？數(shù)的影響較小，如圖２所??示，但在熱流密度為４０?ｋＷ．ｍ４時(shí)，由十壁溫在入??口附近已經(jīng)達(dá)到擬臨界溫度，所以數(shù)略大－ｆ其??他工況下的，壓力較小時(shí)更明隨著流體話值增??大，，＿壁溫大于擬臨界溫度即時(shí)，鳩??數(shù)迅速降低，降至一個(gè)極值后，略微恢復(fù)。此時(shí)傳熱??惡：化且熱流密度對(duì)胸■數(shù)的Ｍ響很小．流體■值繼??續(xù)増大數(shù)變化幅度較小，直到流體焓值整體大??于擬臨界焓值即賡，洳數(shù)迅速增大，傳??熱逐漸恢復(fù)且熱流密度越小恢復(fù)得越快？??圖３給出了壓力為２．０、２．２和２，４?ＭＰａ時(shí)對(duì)超??臨界硅油豎直向上管內(nèi)流動(dòng)的換熱特性影響。在熱??流密度為．２０?ｋＷ‘ｍ－￥；Ｉ：況下，如圖３｛ａ）所示，壁溫??小：ｆ？擬臨界溫度時(shí)，由ｆ壓力對(duì)工質(zhì)熱物性參數(shù)影??響較小，所以不同壓力下壁溫、流體溫度和換熱系??數(shù)隨著流體焓值增大幾乎不變．隨著流體焓值繼續(xù)??増大，直到壁溫大ｆ相應(yīng)壓力下的擬臨界溫度啟，??（ａ）?ｑ＝２Ｑ?ｋＷ－ｍ－２??執(zhí)／ｋＪ．ｋｇ－１??（ｂ）?ｇ＝４０?ｋＷ－ｍ－２??圖３不同熱流密度下壓力對(duì)換熱特性的影響??Ｆｉｇ．?３?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｏｎ?ｈｅａｔ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｅａｔ?ｆｌｕｘｅｓ??

溫和換熱系數(shù)的影響??程度逐漸増大。當(dāng)流體溫度到達(dá)擬臨界溫度附近時(shí)，??壓力對(duì)流體溫度的影響逐漸Ｍ現(xiàn)：壓力越大，流體??溫度越大。此時(shí)壓力對(duì)壁和換熱系數(shù)的影響也同??樣最ｆｉ著：壓力越小，換熱特性越好且傳熱惡化恢??復(fù)的越早．流體焓值跨過(guò)擬臨界點(diǎn)之后，由Ｔ壓力??對(duì)工質(zhì)熱物性參數(shù)影響逐漸減弱，因此對(duì)壁溫、流??體溫度和換熱系數(shù)的影響也遂漸減弱，并有趨ｒ一??致的趨勢(shì)。??為了探究超臨界硅油在豎直管內(nèi)向上流動(dòng)的傳??熱惡化機(jī)理，分析了浮升力和熱加速效應(yīng)對(duì)傳熱特??性的影響，如圖４所示６實(shí)驗(yàn)測(cè)得胸?cái)?shù)與經(jīng)典??Ｄｉｔｔｏｓ－Ｂｏｅｌｔａｒ?傳熱關(guān)聯(lián)式［１７］??系，這里用數(shù)［１９］作為熱加速的判斷準(zhǔn)則，??且認(rèn)為ｇ＋＜〇．〇〇〇５時(shí)熱加速效應(yīng)可以忽略式??（１４）中ｃ＃為流體比熱容，Ｊ．ｋｆｉ．Ｋ－＼從圖中可以??看到熱加速效應(yīng)在流體培值較低時(shí)可以忽略。當(dāng)流??體溫度接近擬臨界溫度時(shí)，熱加速效應(yīng)開(kāi)始ｆｆｉ現(xiàn)，其??引起流體出現(xiàn)層流化導(dǎo)致傳熱惡化程度加重。Ｓ流??體溫度達(dá)到擬臨界溫度附近時(shí)，？＋數(shù)達(dá)到極大值點(diǎn)，??相對(duì)應(yīng)的傳熱也降低到惡化極值點(diǎn)《而后熱加速降??低，傳熱惡化逐漸恢復(fù)。通過(guò)對(duì)比浮升力和熱加速效??應(yīng)對(duì)豎直管內(nèi)向上流動(dòng)傳熱特性的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)??浮升力作用在流體達(dá)到擬臨界溫度附近及之前，而??熱加速作用在流體達(dá)到擬臨界溫度附近及之后這??與文獻(xiàn)［２０］中超臨界二氧化碳豎直管內(nèi)丈－驗(yàn)規(guī)律一??致．所有數(shù)據(jù)并沒(méi)有出現(xiàn)傳熱強(qiáng)化的現(xiàn)象，說(shuō)明比熱??的影響程度不及浮升力和熱加速效應(yīng)的。此外，熱流??Ｍｍ：ｎ?＝?（ｉｉ）??計(jì)算得到的數(shù)相比，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均小于關(guān)??聯(lián)式計(jì)算值．式（１１）中為流體雷諾數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]浮升力因子和流動(dòng)加速因子改進(jìn)及其在超臨界流體混合對(duì)流傳熱中的應(yīng)用[J]. 劉生暉,黃彥平,劉光旭,王俊峰,昝元鋒,郎雪梅.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2017(02)
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本文編號(hào)：3101369