發(fā)布時間：2021-03-26 09:27

　　硅油MM具有較低的臨界點和較高的熱穩(wěn)定性,更適合應用于高溫位熱源的超臨界有機朗肯循環(huán)（ORC）系統(tǒng)。超臨界壓力流體熱物性會在擬臨界點附近發(fā)生劇烈變化,導致流體管內(nèi)對流傳熱出現(xiàn)傳熱強化或惡化等異常現(xiàn)象。本文通過實驗獲得了超臨界壓力硅油MM豎直管內(nèi)向上流動的對流傳熱特性,分析了熱流密度和壓力等邊界條件對傳熱特性的影響,并結(jié)合浮升力作用和熱加速效應探討了傳熱惡化的機理,為超臨界ORC系統(tǒng)中加熱部件的設計和優(yōu)化提供支撐。 

【文章來源】：工程熱物理學報. 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

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

壁溫尚未達到擬臨界??溫度，所以熱流密度對ｉｖ？數(shù)的影響較小，如圖２所??示，但在熱流密度為４０?ｋＷ．ｍ４時，由十壁溫在入??口附近已經(jīng)達到擬臨界溫度，所以數(shù)略大－ｆ其??他工況下的，壓力較小時更明隨著流體話值增??大，，＿壁溫大于擬臨界溫度即時，鳩??數(shù)迅速降低，降至一個極值后，略微恢復。此時傳熱??惡：化且熱流密度對胸■數(shù)的Ｍ響很�。黧w■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??熱逐漸恢復且熱流密度越小恢復得越快？??圖３給出了壓力為２．０、２．２和２，４?ＭＰａ時對超??臨界硅油豎直向上管內(nèi)流動的換熱特性影響。在熱??流密度為．２０?ｋＷ‘ｍ－￥；Ｉ：況下，如圖３｛ａ）所示，壁溫??�。海妫繑M臨界溫度時，由ｆ壓力對工質(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。當流體溫度到達擬臨界溫度附近時，??壓力對流體溫度的影響逐漸Ｍ現(xiàn)：壓力越大，流體??溫度越大。此時壓力對壁和換熱系數(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??復的越早．流體焓值跨過擬臨界點之后，由Ｔ壓力??對工質(zhì)熱物性參數(shù)影響逐漸減弱，因此對壁溫、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。??為了探究超臨界硅油在豎直管內(nèi)向上流動的傳??熱惡化機理，分析了浮升力和熱加速效應對傳熱特??性的影響，如圖４所示６實驗測得胸數(shù)與經(jīng)典??Ｄｉｔｔｏｓ－Ｂｏｅｌｔａｒ?傳熱關聯(lián)式［１７］??系，這里用數(shù)［１９］作為熱加速的判斷準則，??且認為ｇ＋＜〇．〇〇〇５時熱加速效應可以忽略式??（１４）中ｃ＃為流體比熱容，Ｊ．ｋｆｉ．Ｋ－＼從圖中可以??看到熱加速效應在流體培值較低時可以忽略。當流??體溫度接近擬臨界溫度時，熱加速效應開始ｆｆｉ現(xiàn)，其??引起流體出現(xiàn)層流化導致傳熱惡化程度加重。Ｓ流??體溫度達到擬臨界溫度附近時，？＋數(shù)達到極大值點，??相對應的傳熱也降低到惡化極值點《而后熱加速降??低，傳熱惡化逐漸恢復。通過對比浮升力和熱加速效??應對豎直管內(nèi)向上流動傳熱特性的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)??浮升力作用在流體達到擬臨界溫度附近及之前，而??熱加速作用在流體達到擬臨界溫度附近及之后這??與文獻［２０］中超臨界二氧化碳豎直管內(nèi)丈－驗規(guī)律一??致．所有數(shù)據(jù)并沒有出現(xiàn)傳熱強化的現(xiàn)象，說明比熱??的影響程度不及浮升力和熱加速效應的。此外，熱流??Ｍｍ：ｎ?＝?（ｉｉ）??計算得到的數(shù)相比，發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)均小于關??聯(lián)式計算值．式（１１）中為流體雷諾數(shù)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]浮升力因子和流動加速因子改進及其在超臨界流體混合對流傳熱中的應用[J]. 劉生暉,黃彥平,劉光旭,王俊峰,昝元鋒,郎雪梅.  中國科學:技術(shù)科學. 2017(02)
[2]有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)應用及發(fā)展趨勢[J]. 黃浩,張世程,杜振興,丁卯,孫天宇,張杰,肖玥,楊文駿.  能源與節(jié)能. 2016(11)



本文編號：3101369