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(yùn)性能和安全性能,以及與制冷設(shè)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(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用。但是氟利昂的泄露導(dǎo)致臭氧層空洞和溫室效應(yīng)。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(huì)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(diǎn)和熱點(diǎn),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(lǐng)域得到了應(yīng)用。但是對(duì)于CO2在空調(diào)系統(tǒng)中和熱泵過程中的換熱機(jī)理尚未清楚。尤其是二氧化碳達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí),對(duì)流換熱機(jī)理非常復(fù)雜,即使在相同的工況之間,一個(gè)微小變化也會(huì)導(dǎo)致二氧化碳流體對(duì)流換熱的差異。本文以超臨界二氧化碳為研究對(duì)象,對(duì)其在水平單管和豎直單管中向下流動(dòng)(順流)和向上流動(dòng)(逆流)做了數(shù)值模擬研究。主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)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(dòng)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(jì)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(dǎo)熱系數(shù)和密度。 (2)把計(jì)算參數(shù)值擬合回歸成曲線函數(shù)導(dǎo)入CFD-Fluent模擬,采用定壁溫冷卻的對(duì)流換熱情形,在整個(gè)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(duì)超臨界二氧化碳在單管中流動(dòng)換熱的影響。 (3)計(jì)算出超臨界CO2流體對(duì)流換熱的平均努謝爾數(shù)和