單管中超臨界CO-,2-換熱特性研究.pdf

1、氟利昂類制冷劑具有良好的熱力性能、輸運性能和安全性能,以及與制冷設備中的潤滑油和材質(zhì)具有良好的兼容性,使其在制冷和空調(diào)領域得到非常廣泛的應用。但是氟利昂的泄露導致臭氧層空洞和溫室效應。鑒于此,專家們提倡使用自然工質(zhì)作為制冷劑,重新啟用了二氧化碳作為制冷劑。1992,前制冷協(xié)會主席Lorentzen分析了二氧化碳作為制冷劑采用跨臨界循環(huán)方式的可行性。目前,這種循環(huán)方式已成為國內(nèi)外研究的重點和熱點,且采用二氧化碳跨臨界循環(huán)方式已經(jīng)在汽車空調(diào)

2、、熱泵領域得到了應用。但是對于CO2在空調(diào)系統(tǒng)中和熱泵過程中的換熱機理尚未清楚。尤其是二氧化碳達到超臨界狀態(tài)時,對流換熱機理非常復雜,即使在相同的工況之間,一個微小變化也會導致二氧化碳流體對流換熱的差異。本文以超臨界二氧化碳為研究對象,對其在水平單管和豎直單管中向下流動(順流)和向上流動(逆流)做了數(shù)值模擬研究。主要研究內(nèi)容有以下幾個方面： (1)分析影響超臨界二氧化碳換熱的因素有質(zhì)量流、流動方向、管徑、重力等等,但歸根到底是由

3、于流體物性參數(shù)變化引起的,因此采用了Refprop7.0計算了二氧化碳在相同壓力7.5MPa下,不同溫度下CO2流體的比熱、黏度、導熱系數(shù)和密度。 (2)把計算參數(shù)值擬合回歸成曲線函數(shù)導入CFD-Fluent模擬,采用定壁溫冷卻的對流換熱情形,在整個模擬過程中主要考慮了重力、流體入口溫度、不同單管管徑和不同質(zhì)量流入口4種影響因素對超臨界二氧化碳在單管中流動換熱的影響。 (3)計算出超臨界CO2流體對流換熱的平均努謝爾數(shù)和