【摘要】：眾所周知,隨著全球溫室效應的不斷加重,二氧化碳的排放及處理已成為當今社會備受關(guān)注的話題。CFC(氟氯烴:Chloro Fluoron Carbon)等傳統(tǒng)制冷工質(zhì)作為溫室效應和破壞臭氧層的始作俑者,在制冷行業(yè)當中的地位正受到日益嚴峻的威脅�？萍嫉陌l(fā)展讓人們對二氧化碳優(yōu)良熱力學特性及其超臨界態(tài)有了更深的認識,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)濟并且儲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、超級計算機冷卻等行業(yè)中,二氧化碳以其獨特的優(yōu)勢擁有極為廣闊的應用前景。目前,國際上對超臨界二氧化碳微管內(nèi)的流動換熱研究還停留在起步階段,更多的研究集中在對二氧化碳圓管中流動的實驗研究。因此,對超臨界二氧化碳在微管道內(nèi)流動傳熱數(shù)值模擬的研究慢慢成為廣大科研工作者關(guān)注的重點。本文首先討論了重力存在與否的條件下熱浮升力對二氧化碳微管內(nèi)流動換熱速率的影響;然后在不改變流動狀態(tài)的前提下,計算不同管徑(0.50mm、1.00mm、1.75mm、2.80mm)內(nèi)超臨界二氧化碳對流換熱速率變化情況;最后將復雜的巖層結(jié)構(gòu)簡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特性來反映或表征地殼頁巖氣置換過程中巖層中二氧化碳的流動換熱特點;隨后主要討論了進口處流體溫度和流速對超臨界二氧化碳多孔介質(zhì)內(nèi)流動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)臨界點附近的物性變化劇烈。在層流狀態(tài)下,臨界點附近的二氧化碳熱物理性質(zhì)劇烈變化導致產(chǎn)生顯著的浮生力,進而產(chǎn)生二次流動強化管內(nèi)傳熱。隨著流動繼續(xù),當流體達到穩(wěn)態(tài)發(fā)展流時,二氧化碳的換熱性質(zhì)達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,壁面切應力收斂梯度越小,即對流換熱強度變?nèi)?熱平衡速率變小;換言之,管徑越小,對流換熱強度越大,熱平衡速率越快。3)通過改變流體進口處的溫度和流速,分析流動單元各物理量的變化以及換熱情況。保持相同的進口流速,當進口溫度升高時,系統(tǒng)粘性阻力變大,流體速度衰減程度變大;保持進口溫度不變,進口流速變大時,溫度的衰減程度減小,流體與固體壁面間的對流換熱強度變大。進口流速和溫度的增大都能夠提高系統(tǒng)的對流換熱的速率。而當進口流速增大到一定程度時,換熱速率和溫度不再呈現(xiàn)正(負)相關(guān)的分布,這與簡化結(jié)構(gòu)的圓球直徑和臨界點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］等人實驗測試結(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
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK124

【參考文獻】

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本文編號：2658899