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CO_2跨临界循环气体冷却器换热的理论分析与实验研究

作　者: 崔馈馈
导　师: 谢英柏
学　校: 华北电力大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: CO2跨临界循环气体冷却器换热理论分析实验研究
分类号: TB657.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 43次
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内容摘要

自然工质CO2作为制冷剂应用于制冷空调领域,具有减小臭氧层破坏和缓解全球气候变暖的重要意义。本文以跨临界CO2循环中气体冷却器为研究对象,采用理论分析和实验研究相结合的方法,研究超临界压力下CO2的换热性能,为气体冷却器的优化设计提供理论依据。自然工质CO2的比热、粘度、密度等物性参数等随温度和压力有很大的变化。超临界下,质量流量、压力、热流密度、管径和浮升力、润滑油和流体的流动方向等都是影响CO2在气体冷却器中换热的因素。对CO2的换热关联式进行了总结,筛选了其中四个换热关联式,采用EES软件编程,计算不同C02质量流量和压力下C02工质侧的换热系数。换热系数随CO2温度的降低均呈现以较小的速率先增大,达到最大值后又以较大速率减小的规律。增加CO2的质量流量可提高CO2工质侧的换热系数。换热系数达到峰值所对应的温度值不随CO2质量流量的改变而改变,但随着CO2侧压力的改变而变化。结合已有的二氧化碳跨临界制冷循环试验台,进行CO2工质侧的质量流量、压力和冷却水流量对气体冷却器换热性能影响的实验研究。结果表明：CO2工质侧的质量流量和压力是换热性能的主要影响因素；CO2工质侧的换热系数与从CO2工质侧到冷却水侧总的换热系数趋势一致；通过实验结果与四个关联式计算结果的对比,最后确定Gnielinski关联式作为本试验台CO2工质侧换热系数的关联式。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 本课题研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 二氧化碳的应用  10-11
    1.2.2 二氧化碳的传热特性  11-13
  1.3 本课题研究内容  13-15
第2章 CO_2流体的性质及其在气体冷却器的换热特性  15-24
  2.1 CO_2流体的性质  15-18
    2.1.1 CO_2的比热容  16-17
    2.1.2 CO_2密度、导热系数和粘度  17-18
  2.2 超临界CO_2流体的换热特点  18-19
  2.3 超临界CO_2换热机理  19-20
  2.4 气体冷却器的换热性能  20-23
    2.4.1 影响气体冷却器换热性能的因素  20-22
    2.4.2 提高气体冷却器换热性能的方法  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章超临界CO_2在气体冷却器中换热的理论分析  24-35
  3.1 气体冷却器换热的理论计算方法  24-26
    3.1.1 模型假设  24-25
    3.1.2 传热计算  25-26
  3.2 超临界CO_2流体换热关联式  26-32
  3.3 关联式计算结果与分析  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章跨临界CO_2循环气体冷却器的实验研究  35-51
  4.1 跨临界CO_2循环实验装置  35-40
    4.1.1 实验台组成  35-39
    4.1.2 气体冷却器结构参数  39-40
  4.2 实验内容  40-41
    4.2.1 实验目的  40
    4.2.2 实验工况  40-41
  4.3 实验数据的处理方法  41-42
  4.4 实验验结果分析  42-49
    4.4.1 二氧化碳质量流量对气冷器换热的影响  42-45
    4.4.2 压力对气冷器换热的影响  45-47
    4.4.3 冷却水流量对换热的影响  47-49
  4.5 换热的试验结果和关联式的对比性分析  49
  4.6 本章小结  49-51
第5章结论与建议  51-52
  5.1 结论  51
  5.2 今后研究工作建议  51-52
参考文献  52-56
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  56-57
攻读硕士学位期间参加的科研工作  57-58
致谢  58

CO_2跨临界循环气体冷却器换热的理论分析与实验研究

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