检索结果-南通市图书馆

物理学报 2024年第18期73卷 195-205页

作者：张海松卢茂聪李志刚中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

传热恶化是超临界流体(supercutical fluid,SCF)传热研究重要问题之一,但由于SCF在跨过拟临界点时,流体存在非平衡过程,类气和类液之间的转变对传热的影响尚没有统一认识.本文假设SCF在宏观上存在类似于亚临界流动沸腾现象,通过类比亚... 详细信息

传热恶化是超临界流体(supercutical fluid,SCF)传热研究重要问题之一,但由于SCF在跨过拟临界点时,流体存在非平衡过程,类气和类液之间的转变对传热的影响尚没有统一认识.本文假设SCF在宏观上存在类似于亚临界流动沸腾现象,通过类比亚临界沸腾传热,认为超临界CO_(2)传热恶化原因之一是由于流体膨胀导致热量不能被及时从壁面被带走,并提出一个类沸腾临界点模型.结果表明:类沸腾引起的传热恶化发生在大温度梯度下,较大的温度梯度使类过热液层覆盖在壁面,并使类气和类液呈现不同的分布形式,从而表现出不同的传热特性;当内壁温高于拟临界温度时,覆盖在壁面的过热类液焓值超过一定值会发生传热恶化,提出的理论模型能够较好地解释实验结果,此外考虑类沸腾的传热关联式,预测精度大大提高.本文从理论上建立超临界和亚临界传热之间的联系,为SCF传热恶化研究提供了新思路,丰富了超临界压力下的传热理论.

关键词：超临界CO_(2) 膨胀类沸腾传热恶化理论模型

来源：

维普期刊数据库

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光纤探针测量及多尺度熵鉴别超临界类沸腾传热模式

引用

物理学报 2023年第5期72卷 405-415页

作者：何孝天徐进良程怡玮华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

亚临界沸腾包括界面蒸发和气泡动力学诱导的传热,但超临界传热是否存在类界面蒸发和类气泡传热以及两者间的转换缺少直接的实验证据.本文进行了超临界CO_(2)液池传热的实验研究,压力和液池温度分别为8—10 MPa和15℃.作为加热元件和感... 详细信息

亚临界沸腾包括界面蒸发和气泡动力学诱导的传热,但超临界传热是否存在类界面蒸发和类气泡传热以及两者间的转换缺少直接的实验证据.本文进行了超临界CO_(2)液池传热的实验研究,压力和液池温度分别为8—10 MPa和15℃.作为加热元件和感温元件,22 mm长和70μm直径的镍铬丝水平放置在液池中,光纤探针垂直放置,其顶端高于镍铬丝200μm.发现随热流密度或壁面过热度的持续增大,依次发生自然对流、类界面蒸发、类蒸发-沸腾转换、类沸腾4种传热模式.本文重点关注类界面蒸发和类沸腾传热以及两者间的转换.在类界面蒸发模式下,传热系数随壁面过热度增大略有下降,光纤输出小幅/高频信号,不存在主频,多尺度熵大,表征随机信号波动.在类蒸发-沸腾转换模式下,光纤输出大幅/低频周期信号,存在明显主频,多尺度熵小,代表有序的周期性脉动传热.在以类气泡为特征的类沸腾模式下,光纤信号波动幅度介于类蒸发和转换模式之间,主频不明显,多尺度熵也介于类蒸发和转换模式之间.研究获得了超临界类沸腾直接的实验证据,加深了对超临界传热机理的理解,为后续理论研究和工程应用提供了基础.

关键词：超临界流体类沸腾光纤探针多尺度熵

来源：

维普期刊数据库博看期刊

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于类沸腾理论的超临界CO_(2)水平管内强制对流传热特性

引用

中国电机工程学报 2023年第17期43卷 6718-6726页

作者：程亮元王清洋王庆华徐进良北京市低品位能源多相流与传热北京市重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 北京怀柔实验室北京市怀柔区101400

该文开展超临界二氧化碳10mm水平圆管内强制对流传热的实验研究,实验参数范围为:质量流速为240.12~1020.34kg/m^(2) s;热流密度为30.24~352.64kW/m^(2);压力为7.542~15.427MPa。基于类沸腾理论解释了实验结果:用类液相雷诺数的大小表征... 详细信息

该文开展超临界二氧化碳10mm水平圆管内强制对流传热的实验研究,实验参数范围为:质量流速为240.12~1020.34kg/m^(2) s;热流密度为30.24~352.64kW/m^(2);压力为7.542~15.427MPa。基于类沸腾理论解释了实验结果:用类液相雷诺数的大小表征类液相层流效应的强弱,解释传热系数随热流密度的非单调性变化,为超临界流体正常传热与传热恶化划分了边界;用弗劳德数解释类两相区内顶底壁面的传热差异,工质在类气类液区的传热符合单相工质特征。研究结果验证了类沸腾理论模型的实用价值,可为超临界流体传热提供新的研究思路。

关键词：超临界二氧化碳水平流动传热类沸腾强制对流

来源：

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

超临界流体池式传热光纤探针测量

超临界流体池式传热光纤探针测量

引用

作者：程怡玮华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在我国提出双碳目标的大背景下,超临界二氧化碳发电系统由于其高效灵活的独特优势,在先进能源系统、低品位能源发电、新一代核电等方面有着广阔的应用前景。超临界发电系统的设计及运行需要对超临界流体传热进行准确评估,然而基于单相... 详细信息

在我国提出双碳目标的大背景下,超临界二氧化碳发电系统由于其高效灵活的独特优势,在先进能源系统、低品位能源发电、新一代核电等方面有着广阔的应用前景。超临界发电系统的设计及运行需要对超临界流体传热进行准确评估,然而基于单相匀质假设的传统研究方式难以精准预测传热效果。近年来,大量研究引入类沸腾理论,认为超临界流体存在类气类液两相,类气膜的生长和脱离控制着换热效果,实现了对传热的精准评估。然而这只是类比亚临界传热所做合理预测,现有可视化实验虽定性观测到类沸腾现象,但缺乏定量测量,未能阐述类沸腾发生的具体过程及机理;此外,虽观测到超临界下存在不同流型,但没有阐释清流型对传热的影响,同时缺乏流型识别手段。本文制备了适用于超临界流体密度测量的光纤探针,并结合压力数据计算流体温度,灵敏度高,可实现温度高频测量,最大测量误差1.91℃。搭建了超临界流体池式传热实验系统,使用70 μm直径的Cr20Ni35及Pt加热丝,加热CO2工质,工况范围为P=8 MPa、10 MPa,Tb=15℃,q=0-1800 kW/m2。利用高速摄像观测流场流型,得到类气膜厚度δ、加热丝位置z,利用光纤探针同步测量加热丝正上方流体温度Tg,并同步采集加热丝壁温Tw、传热系数h等数据。实验发现,在两压力工况下,镍铬丝上均出现类沸腾现象,随着热流密度q的增加,根据流型及传热曲线,可划分出自然对流区、类膜态传热区、震荡区、稳定类沸腾区四个传热分区。与亚临界相反,超临界下传热先呈现膜态传热特征,后呈现核态传热特征。传热初期随着q的增加,丝表面出现类气膜并增厚,传热由自然对流区转为类膜态传热区。自然对流区中h快速上升,而类膜态传热区中,过大的膜厚δ导致h降低,呈现出膜态传热特征。两区域中,流场均保持稳定,各信号基本不随时间波动。q增加至某一值后,δ达到最大值,随后加热丝发生周期性大幅度震荡,传热进入震荡区,类气膜失稳发生类沸腾,导致δ降低h快速回升,呈现核态传热特性。各信号呈现与加热丝震荡同频的周期性波动,原因为:加热丝震荡导致δ与z同频率波动,δ的波动导致Tw与h同频波动,z的波动导致加热丝上方尾流与探针规律性对正与错开,使得Tg同频波动。继续增大q,传热进入稳定类沸腾区,加热丝转为无规律高频低幅抖动,并持续发生类沸腾,δ稳定在较低值,而h缓慢上升,各信号受加热丝表面随机脱离的高温流体影响转为随机高频低幅波动。上述流型与传热的关系验证了类沸腾理论的科学性。然而铂丝并未出现类沸腾现象,传热仅存在自然对流区与类膜态传热区,流场、类气膜及各信号一直保持稳定,使得高热流下铂丝传热效果较差,h仅为同工况下镍铬丝的1/2。建立了基于光纤信号主频能量比α与多尺度熵MSE的流型及传热分区识别方法。各传热分区不同的流型导致各区光纤信号在幅频特性及混乱程度上存在区别,分别利用α与MSE对二者进行定量表征,以达到区分传热分区的目的。测试发现,α对震荡区的区分效果较好,但不能很好地区分类膜态传热区与稳定类沸腾区;而MSE有着较好的区分效果,MSE=0.5、0.9可作为各区域分界线。定性分析了类沸腾的发生机理:在震荡区中,R-T不稳定性及K-H不稳定性导致了镍铬丝上类气膜失稳,出现类沸腾现象;在稳定类沸腾区中,由于镍铬丝加热不均导致局部类气膜增厚,产生类气泡结构。而铂丝热扩散率大、材质均匀,不易出现加热不均现象,因此未发生类沸腾。

关键词：超临界二氧化碳池式传热类沸腾光纤探针不稳定性多尺度熵

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

超临界二氧化碳垂直上升和下降对流传热特性实验研究

超临界二氧化碳垂直上升和下降对流传热特性实验研究

引用

作者：朱鑫杰华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

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... 详细信息

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著影响,提高工作压力和质量流速有利于提高系统的稳定性。

关键词：超临界二氧化碳类沸腾传热关联式流动不稳定现象

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

均匀及非均匀加热通道内超临界二氧化碳对流传热数值模拟研究

均匀及非均匀加热通道内超临界二氧化碳对流传热数值模拟研究

引用

作者：巩楷刚兰州理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国一直贯彻新发展理念,推动高质量发展,顺应全球绿色低碳发展潮流。超临界二氧化碳(S-CO)循环发电技术由于其系统的高效性和灵活性等无可比拟的优势得到了国际上的广泛关注,成为了顺应时代背景的热点课题。S-CO热物性在拟临界... 详细信息

近年来,我国一直贯彻新发展理念,推动高质量发展,顺应全球绿色低碳发展潮流。超临界二氧化碳(S-CO)循环发电技术由于其系统的高效性和灵活性等无可比拟的优势得到了国际上的广泛关注,成为了顺应时代背景的热点课题。S-CO热物性在拟临界点附近呈现剧烈的非线性变化,由此引发其在通道中的流动边界层结构更加复杂,传热规律更加难以预测,使得传热恶化(HTD)无法预估,而HTD将会引起壁温飞升,甚至导致超温爆管,严重危害工程安全。目前对S-CO管内对流传热特性的研究主要集中在轴向均匀加热和低质量流速条件下,缺乏便于加工的强化通道,适用于高质量流速条件的传热关联式更是鲜有。因此,本文将通过数值模拟计算的方法,对均匀及非均匀加热通道内的S-CO对流传热特性进行详细分析,并提出优化通道结构的新方法。首先,通过大量数值模拟结果与对流传热实验数据库对比分析,对七种低雷诺数湍流模型预测S-CO对流传热的能力进行评价及选取,确定了SST k-ω湍流模型为最优模型,为本文数值模拟的准确性奠定了基础。其次,在恒定热流密度和高质量流速条件下,讨论了不同的工况参数对垂直加热管内S-CO对流传热的影响,结果表明:浮升力和流动加速效应并不能解释高质量流速下的传热恶化现象。最后,基于类沸腾理论,建立了垂直加热管内S-CO类沸腾传热模型,展示了S-CO在垂直加热管道内的实际分布,结合管内流体的热物性和流场分布,成功揭示了高质量流速下S-CO传热机理,阐述了传热恶化原因。引入超临界沸腾数SBO,提出了适用高质量流速条件下的传热关联式。针对S-CO燃煤锅炉冷却壁热边界条件的实际分布,探索了非均匀加热管内S-CO的对流传热规律,研究了运行压力、质量流速、热流密度和加热方式对S-CO传热特性的影响,结果表明:非均匀热流分布对S-CO传热具有显著影响,非均匀热流分布可以抑制传热恶化的发生,但不论是均匀还是非均匀的加热方式,运行参数对S-CO流动传热特性的影响规律一致。通过对浮升力和流动加速效应公式修正,发现其依旧不能很好的解释传热恶化的原因,最后基于类沸腾理论阐述了非均匀加热条件下S-CO的对流传热特性,揭示了传热机理。引入了超临界K数,提出了适用于非均匀加热的K数传热关联式。为抑制和消除工程应用中可能发生的传热恶化现象,基于前人对强化传热方法的研究,设计了非均匀通道,此类管道可以有效的抑制传热恶化的发生。将其中一种设计方法运用于印刷电路板换热器(PCHE)的管道设计中,结果表明:在相同的工况下,与均匀横截面通道相比,非均匀通道可以有效地增强传热,总传热系数可提高101.7%。此项工作的开展和实施不仅为超临界传热研究提供新的视角,而且对丰富和发展超临界传热的理论具有重要的学术意义。从应用需求上看,不仅可以为燃煤S-CO锅炉设计提供理论指导还可以为S-CO循环发电系统的优化设计提供新的思路和方向。

关键词：超临界二氧化碳类沸腾数值模拟非均匀加热优化设计

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

欢迎您,

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

欢迎您,

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：