用于脉动热管的二元混合工质热力特性探讨
混合工质临界性质的推算研究

混合工质临界性质的推算研究张楠; 陈龙祥; 胡芃【期刊名称】《《化工学报》》【年(卷),期】2019(070)0z2【总页数】7页(P1-7)【关键词】临界性质; 二元混合物; 状态方程; 神经网络; 热力学性质【作者】张楠; 陈龙祥; 胡芃【作者单位】中国科学技术大学热科学和能源工程系安徽合肥230027; 中国科学院海西研究院泉州装备制造研究所福建晋江362200【正文语种】中文【中图分类】TK 123引言临界性质是工质的基础热力学性质,在理论模型的建立和超临界技术的研究与应用等方面都有着非常重要的作用。
混合工质通过不同的组分和配比可以克服诸如可燃性、高全球变暖潜能(GWP)值以及低COP 值等不足,得到热力学性能优异的环保工质。
因此,寻找能够精确计算混合物临界性质的方法,在理论研究和工程应用方面都有着非常重要的意义。
目前,广泛使用的临界性质计算方法是状态方程结合Heidemann 等[1-2]提出的临界点判据,这一方法的主要优点在于优秀的稳定性和易于推广到多组分混合物的适用性。
但Heidemann 等提出的判据和计算方法,计算过程比较复杂,耗费时间较长,因此许多学者提出了模型更为简单的经验计算方法。
其中包括,Li 等[3]提出的没有二元相互作用系数的方法,Chueh 等[4-5]、Grieves 等[6]提出的含有二元相互作用系数的方法,Redlich 等[7]提出的含有额外特性项的方法。
此外,人工神经网络,由于其使用简单、计算准确等优点,已经被广泛运用于计算黏度、密度、蒸气压等热力学性质参数[8-13]。
本文选取了Heidemann 等提出的临界点判据结合PR 方程[14]和SRK 方程[15],Chueh 等、Redlich 等提出的经验算法以及径向基函数神经网络五种不同的方法,计算了四种不同的二元混合物的临界温度和临界压力。
1 临界点判据与状态方程1.1 临界点的热力学判据在1977 年,Peng 等[16]首次提出了基于Gibbs 自由能的严格的热力学判据。
二维冷、热混合器的流动与传热特性分析

计算流体力学二维冷、热混合器的传热及流动特性班级:硕动力143班学号:****************摘要在工程和生活中,冷、热混合器内的流动是最常见也是最简单的一种流动。
本文用Fluent软件来模拟研究二维冷、热混合器内的传热及流动特性,主要对速度分布、温度分布以及出流口截面上的温度、压力及速度分布情况作出分析。
首先在Gambit里建立物理模型,建立二维冷、热混合器的物理模型,并划分四叉树、三角化和混合型三套网格。
选用能量守恒方程,分别对三套网格下,冷、热混合器内部流体进行模拟分析,并在FLUENT软件中以直观的方式表示出了在K-epsilon湍流模型下,三套不同网格在混合器内的流动状况以及在四叉树网格下,设置Spalart-Allmaras湍流模型下表示出混合器内的流动情况。
分析讨论并比较所得到的数值模拟结果的准确性。
关键词:FLUENT;冷、热混合器;数值模拟目录1 绪论 (1)1.1 课题提出的意义 (1)1.2 直接数值模拟方法简介 (1)1.3 主要研究内容 (1)2 直接数值模拟方法 (2)2.1 FLUENT简介 (2)2.2 FILENT计算过程 (3)2.2.1 建立数学物理模型 (3)2.2.2 数值模拟阶段 (3)2.2.3 后处理阶段 (3)2.3 控制方程 (4)2.3.1 物理模型 (4)2.3.2 湍流流动的数值模拟 (4)3 在GAMBIT中建立模型 (5)4 在FLUENT中求解计算 (6)4.1 FLUEMT的参数设置 (6)4.2 混合器的计算结果及分析 (7)4.2.1 分析三种网格的计算结果 (7)4.2.2 分析两种湍流模型的计算结果 (11)5 总结与展望 (15)5.1 总结 (15)5.2 展望 (15)6致谢 (16)7参考文献 (17)1绪论1.1 课题提出的意义对水流进行数值模拟的一个有效的工具是fluent 将其应用于计算流体动力学进行数值模拟,可以方便地计算出各项水流参数的全场分布,具有计算快速,简捷,数值精度较高等优点。
脉动热管稳态运行的理论模型研究

摘
要: 建立 了脉动热管稳态运行机制 的物理和数学模型 。针对脉动热管 中工质的实际流动状态 , 改进 了模型 中的流
动机理和毛细滞后阻力机理 , 并耦合脉 动热管 的充液率 、 蒸发凝结 两相传热模 型进行 了迭代 求解 。结 果显示 , 潜热传 热
量 占总传热量 的比例在 3 0 %以 内, 管 内工质流动属 于湍流流 动状态 , 表 明改 进后 的求解模 型 比较符 合脉动热 管实 际运
The o r e t i c a l Re s e ar c h o f Pul s a t i ng He a t Pi pe i n S t e a dy S t at e
X U E Z h i — h u , Q U We i
( C h i n a A c a d e m y o f A e r Байду номын сангаас s p a c e a n d A e r o d y n a m i c s , B e i j i n g 1 0 0 7 4 , C h i n a )
行工况 , 较为准确地反映了脉动热 管的流动和传 热规律 。 关键词 : 脉动热管 ; 两相传热 ; 潜热
中图分类号 : T H 1 3 7 . 8 ; T K1 2 4 文献 标 识 码 : A d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5— 0 3 2 9 . 2 0 1 3 . 4. 0 0 1 7
t i o n s .
Ke y wo r d s : p u l s a t i n g h e a t p i p e ; t w o — p h a s e h e a t t r a n s f e r ; l a t e n t h e a t t r a n s f e r
甲醇、去离子水及其不同配比的混合物振荡热管传热特性 李治华

中国工程热物理学会传热传质学学术会议论文编号:113379 甲醇、去离子水及其不同配比的混合物振荡热管传热特性李治华,崔晓钰,王大东,孙慎德(上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093)(Tel:, Email:lizhihua.jy2008@)摘要:对甲醇、去离子水混合工质振荡热管不同配比,在不同充液率和加热功率下的传热特性进行实验研究。
实验表明:适当的加热功率对应适当的充液率才能形成有效的振荡;不同配比的混合工质振荡热管,随着加热功率的增大,充液率较小时热阻先减小后增大,充液率较大时热阻随之减小;一般加热功率较小时,充液率大的热阻相对较大;反之,充液率大的热阻相对较小。
关键词:振荡热管混合工质传热特性0前言振荡热管是一种两相流传输能量的装置,具有紧凑、高效、易于挤压成型等特点[1],国内外许多学者就影响其运行和传热的几种因素进行了大量的实验和理论研究[2]。
作为一种新型独特的传热元件[3],振荡热管能够较好适应电子设备小型化的特点,在解决微小空间而热流密度较高的元器件散热方面具有独特的优势,例如大功率电子器件散热、材料传热性能改善、地板采暖以及低温换热器[4,5,6]。
在混合工质热管中,由于混合工质中的较易挥发组分按轴向浓度分布不均匀,因此其传热特性也不同于纯工质热管[7]。
本文对甲醇和去离子水两种混合工质的振荡热管进行实验研究,分析甲醇、去离子水的纯工质及其混合工质的物性对其传热性能的影响,并考察振荡热管在不同充液率和加热功率下的传热特性。
1 实验装置及工质物性实验系统主要包括振荡热管元件、抽真空及充液装置、加热冷却装置及数据采集装置四部分,如图1-1所示。
振荡热管垂直放置底部加热;抽真空和充液共用一个管段,通过上部的阀门分别连接真空表和滴定管,真空泵极限真空0.0667Pa;抽气速率1L/s;真空表分度范围为-0.1~0Mpa,精度等级(允许基本误差±%)0.25;使用连接有软管的长滴定管(量程5ml(20℃),准确度0.05ml)测量充入振荡热管中的体积;加热段采用电加热板加热,加热功率20W~100W;冷凝段放入小型风道中央进行强制风冷,风道大小为120×200×485mm3,标准轴流风机抽风,风速1.5m/s,环境温度11±1℃;一台Agilent 34970数据采集仪和电脑,数据采集周期为1.5s;工质有甲醇和去离子水以及甲醇去离子水按1:2、1:13、4:1、13:1的比例混合而成的二元混合工质;多种充液率。
PR状态方程的二元混合制冷剂热力性质计算

1 引 言
混合 制冷 剂是 由两种 或两 种 以上 的纯 制冷工 质 以一定 的 比例 混合 而成 ,在定 压下 蒸 发或 凝结 时, 气 相 和液 相 的成 分 不 同 , 温 度 也在 不 断 变化 , 减少 了温 差传 热 引起 的不 可 逆损 失 , 具 有 很 好 的 节能 效果 ; 不仅 如此 , 由于非共 沸制冷 剂组 分 间的 沸点 不 同 , 其 压 比往 往低 于纯组 分 , 因此 可 以扩 大
S o n g Y o u q i a n g , Z h a n g X i u p i n g , J i a L e i , X u J i n g d e , X i a L i n g , Z h o u Q u a n (R A C& E B r a n c h , He f e i G e n e r a l M a c h i n e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e , H e f e i 2 3 0 0 8 8 ,C h i n a)
Ab s t r a c t : T h e mo d e l o n c a l c u l a t i o n o f mi x e d r e f ig r e r a n t t h e r mo d y n a mi c p r o p e r t i e s i n s u p e r c o o l e d r e g i o n,t wo—p h a s e r e g i o n a n d s u p e r h e a t r e g i o n w a s e s t a b l i s h e d b a s e d o n t h e P R E OS a n d r e s i d u l a f u n c t i o n me t h o d ,a n d t h e a c c u r a c y o f t h e mo d e l wa s v e r i - l f e d b y c o mp a in r g t h e r e s u l t s o f R 41 0 A w i t h NI S T d a t a b a s e . Wi t h t h i s c lc a u l a t i o n mo d e l t h e t h e r mo d y n a mi c p a r a me t e r s o f mi x e d
R32R1233zd(E)热泵系统的热力学分析

避免[23]。寻找零 ODP 且 GWP 值较低的环保制冷剂已 成为今后一段时期内全球制冷空调业界所面临的共 同责任,是需要全球同行联合起来集中力量解决的重 大课题。美国空调、供热与制冷协会(AHRI)的低 GWP 替代制冷剂评价计划(LowGWP AREP)[4]中采用 L20
收稿日期:20150930 作者简介:范晓伟(1966~),男,博士,教授;河南省郑州市中原中路 41 号(450007);037162506158;Email: xwfan@ 基金项目:国家自然科学基金(No.51176207)
1 中原工学院能源与环境学院 2 郑州大学土木工程学院
摘 要:R1233zd(E)是一种环保、无毒、不可燃的新型制冷剂,本文将 R32 与 R1233zd(E)混合用于替代热泵热水器 传统制冷剂 R22。在热泵热水器名义工况下,基于换热器中传热窄点温差的限制,对 R32/R1233zd(E)二元混合制 冷剂在不同质量配比下热泵循环系统的热力学特性进行计算分析。结果表明,相同工作条件下,混合工质在计算 配比范围内 COPh 均大于 R22 系统,并存在两个峰值,分别对应于质量配比分别为 90/10 和 46/54,R32/R1233zd (E)的最优质量配比为 90/10。在最优配比下,系统制热系数 COPh 值为 4.793 分别比纯质制冷剂 R22、R32 系统的 COPh 增加 10.2%、6.6%。新型混合制冷剂 R32/R1233zd(E)很有潜力成为新的热泵替代制冷剂。 关键词:非共沸混合制冷剂 热泵热水器 R32/R1233zd(E) 传热窄点
第 35 卷第 9 期
范晓伟等:R32/R1233zd(E)热泵系统的热力学分析
·35·
(R32/R152a/R1234ze (E),45/20/35)、ARM32a (R32/ R125/R134a/R1234yf,25/30/25/20)、DR7(R32/R1234yf, 36/64)等混合制冷剂在“Koolman”空气源热泵型冷水 机组(制冷模式)下以 R22 为基准制冷剂进行对比分 析,结果表明新型替代制冷剂都有较大的温度滑移, 热力学效率都显著降低。Subiantoro [5]等人分别从环境 影响 、系 统能 效 、换热 器 性能 对 可 能 替 代 R22 的 R407C、R134a、R437A,R1234yf 和 R290 制 冷 剂 进 行 对比分析,发现 R290 综合性能相对较优。本课题组曾 对自然制冷剂 R744 和碳氢类(HCs)制冷剂混合用于 热泵系统进行了理论和试验研究,得到可用于热泵系 统天然制冷剂混合制冷剂及其配比范围[67]。
超临界CO2及其混合工质布雷顿循环的热力学分析
超临界CO2及其混合工质布雷顿循环的热力学分析摘要:本文运用热力学第一、第二定律对分流、预压缩、改进再压缩超临界二氧化碳布雷顿循环进行了热力学分析,重点讨论了压缩机入口工况、透平入口工况对循环热力学性能的影响。
并进一步,以改进再压缩循环为基础,提出以CO2为基底的混合工质布雷顿循环,分析了气体种类及加入量对混合工质布雷顿循环热力学性能的影响。
结果表明:入口工况对不同形式循环的热效率与㶲效率影响方向及大小不同;膨胀比对循环效率的影响大于入口温度对循环效率的影响;在CO2质量分数不小于50%的情况下,加入氙气与氪气均可提高循环热效率,增幅最大分别为1.44%和3.04%,对应氙气与氪气质量分数分别为50%和26%;加入氮气反而使循环效率降低。
关键词:超临界二氧化碳;布雷顿循环;热力学性能;混合工质0 引言为了追求更高的经济效益,电力机组的参数向着高温高压方向发展已成趋势,然而,当透平入口温度超过550℃时,超超临界蒸汽朗肯循环的效率难以进一步提高[1]。
因此,探寻新型的热力循环形式,对进一步提高循环效率与系统安全性有着重要意义。
近年来,无毒、无味、不自燃、来源广泛且成本低廉的CO2作为热力循环工质受到广泛关注,其中以超临界二氧化碳(Supercritical CO2,S-CO2)为工质的布雷顿循环尤其受到重视。
Feher[2]于1968年在美国设计了第一个S-CO2热力循环,虽然他所设计的循环保证了各热力学点均位于超临界区域内,但是由于受到当时动力设备机械设计技术的限制,压缩机只适用于液态工质的压缩,限制了S-CO2循环的研究和工业上的推广应用。
随着技术的革新,透平机械技术与紧凑式换热器得到了快速发展,使得S-CO2循环重新成为研究热点。
目前已经提出了简单回热、再压缩、中间冷却、预压缩、分流形式的循环以及在此基础上的改进循环。
国内外学者围绕这些循环形式已经开展了一些研究。
例如,Angelino等[3]提出了加入回热与再压缩过程的改进形式S-CO2布雷顿循环,并分析了循环的性能,指出压缩机工作于液态的再压缩循环具有更高的效率。
HFCs混合制冷剂热力性质的研究
研究论文
HFCs 混合制冷剂热力性质的研究 Ξ
吴献忠
(上海冷气机厂 上海 200070)
李美玲 孔毅
(上海理工大学动力工程学院 上海 200093) 摘 要 为了利用 PR 方程和 Huron2Vidal 混合规则对三元混合制冷剂的热力性质进行精确计算 ,通过对 10 组二元 HFCS 混合制冷剂的汽液相平衡实验数据进行热力学关联 ,得出了相应的 NRTL 模型参数 ,由优选得到的过量 Gibbs 自由能 NRTL 模型的相互作用系数预测了构成 R407C 和 R404A 的三元混合制冷剂 R32/ R125/ R134a 以及 R125/ R143a/ R134a 的汽液相平衡 ,结果表明 ,泡点压力实验值和计算值的算术平均相对偏差小于 0. 42 % ,各组分的汽相 组成实验值和计算值基本吻合 。最后还应用相关热力性质分别对 R32/ R125 和 R407C 进行了理论制冷循环分析计 算并和其他模型的计算结果进行了比较 。 关键词 工程热物理 ;热力性质 ;状态方程 ;混合制冷剂 ;混合规则 ;活度系数 ;循环分析
1 引言
采用混合工质作为替代制冷剂是一种发展趋 势 。对 于 制 冷 和 空 调 领 域 中 广 泛 应 用 的 R22 和 R502 等制冷剂的替代 ,目前通常采用少数无环害的 HFCS 制 冷 工 质 组 合 成 多 种 混 合 工 质 制 冷 剂 , 如 R404A 、R410A 、R407C 和 R507A 等 来 解 决 R22 和 R502 的替代问题[ 1 ] ;同时在以非共沸 HFCS 混合工 质为制冷剂的空调系统中 ,通过改变单位容积制冷 量不同的循环工质的组成 ,可以改变系统的制冷或 制热量 ,使得整个空调装置的制冷量具有容量可调 控的特点 ,并且保证空调系统提供的负荷与外界环 境的负荷变化相匹配 ,从而实现系统负荷的连续调 节 ,获得了变频机的功效和良好的节能效果 。在变 组成容量控制的空调系统中 ,工质对的组成分离是 通过分馏操作得以实现的 ,分馏属于平衡分离过程 ,
气液两相流动传热特性的实验研究
气液两相流动传热特性的实验研究气液两相流动是工业生产中常见的物理现象,理解气液两相流动传热特性对于工业生产的优化具有重要的实际意义。
为了研究气液两相流动的传热特性,我们进行了实验研究并得到以下结果。
实验方法我们使用了一个装置来模拟气液两相流动,该装置由一根长度为1.5m、直径为0.02m的垂直管道组成。
在实验中,气体(空气)和液体(水)以一定的流量分别通过管道。
我们通过管道中的温度变化来研究传热特性。
实验结果我们发现,气液两相流动中传热特性与相对速度、液膜厚度和填充度等参数有关系。
具体来说,当相对速度和液膜厚度增加时,传热系数也会增加。
而填充度的增加会导致传热系数的降低。
此外,我们还发现,在气液两相流动中存在气液边界层的不稳定现象,这会导致传热系数的快速变化。
因此,在实际应用中,需要对此进行充分的考虑,以确保传热效果的稳定和可靠性。
我们还研究了不同流量条件下气液两相流动的传热特性。
实验结果表明,传热系数随着液体流量的增加会先升高后下降,最大值出现在一定的液体流量下。
这是因为当液体流量低于一定值时,气液两相流动界面不稳定,流动模式不稳定,导致传热系数较低。
而当液体流量过高时,大量液滴会在管道内形成,导致气体流动受阻,传热系数下降。
结论我们的实验研究表明,气液两相流动的传热特性是复杂而多变的,受许多因素的影响。
在进行气液两相传热的实际应用中,需要充分考虑这些因素,以达到最好的传热效果。
参考文献[1] 陈婷. 气液两相流动的传热特性实验研究[J]. 工业技术创新, 2021, 49(10): 112-115.[2] 王海涛, 崔红, 王成龙. 不同参数下气液两相流动传热实验研究[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(7): 1168-1174.[3] Kozak S, Wronski S. Experimental Investigation of Heat Transfer in Two-Phase Flow[C]// Proceedings of the ASME Heat Transfer and Fluids Engineering Summer Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2019.。
二元天然工质回热式逆向布雷顿循环的理论分析和实验研究
二元天然工质回热式逆向布雷顿循环的理论分析和实验研究环保和节能对人类生存和发展有着非常重要的意义。
本文首次尝试了由天然工质组成的二元非共沸混合物应用于回热式逆向布雷顿循环,并对其进行了理论和实验的分析和研究: 1、首先本文综述了逆向布雷顿循环、制冷剂替代、涡旋式膨胀机的发展历史及国内外研究现状,并在此基础上提出了二元回热式逆向布雷顿循环; 2、利用RKS方程对异丁烷和二氧化碳的混合物进行了汽液相平衡和热力性质的计算,编制了适用于有相变的逆向布雷顿循环的计算程序,且该程序有着足够的精度; 3、理论上探讨了各个循环参数对回热式逆向布雷顿循环的影响; 4、建立了研究异丁烷安全性的实验台,对二氧化碳对异丁烷的阻燃作用进行了研究; 5、建立了回热式逆向布雷顿制冷循环的实验台并进行了实验,验证了理论分析的结果; 6、对此系统的进一步研究作了一定的展望。
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wo k ng fui o u s tn a p r i l d f r p l a i g he tpi e
Ch n r i Xi o h n Li i u Ho g u e Gu z e u Le
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KE W ORDS p l a i g h a i e b n r x u e r t fc mp st n; r s u e b b l Y u s t e t p p ; i a y mi t r ; a i o o o ii p e s r ; u b e n o o p i t t mp r t r ; e p i tt mp r t r o n e e a u e d w o n e e a u e
脉动 热管 ( ust gh a ie P ) 又称 振 p lai etpp , HP , n
于选 取与 脉动 热管 的温 度 范 围 匹配 的工 质方 面 的 研 究很 少 见 。 由于 充 注 的工 质 种 类 影 响 脉动 热 管
荡热 管 , 为 一 种 高效 传 热 部 件 最 初 由 日本 学 者 作
h a ie a d t e c re p n ig tm p r t r a g ,b c u e t e s lcin o e rg r n e tpp n h o r s o dn e e a u e r n e e a s h ee t fr fie a t o ifu n e u s tn e tpp ’ p r to n e tta se. S lc st ebn r it r s n le c sp la ig h a i e So e a in a d h a r n fr ee t h i a ym x u ea
wo k n l i . An l z s t e r l t n h p a o g t e b b l o n e e a u e o h e r i g fu d a y e h ea i s i m n h u b e p i t t mp r t r r t e d w o o e wih t ewo k n l i S s e is a i n o o o i o n r s u e n n b s d o n t h r i g fu d’ p ce ,r to fc mp st n a d p e s r ,a d o a e f i w h c o s l c h p r p i t h r d n mi r p r i s f r t e h a r n f ro u s tn i h t e e tt ea p o ra e t e mo y a cp o e t o h e tt a s e fp l a i g e h a i e b a n h ea e e h d n h o n sf ra t n i n f rwo k n l i ee — e tp p ,o t i st er l t d m t o sa d t ep i t o t e t o r i g f d s te o u
脉动热管是 一种新型传热元件 。工质种类的选取 影响脉动热管 的运行与传热 , 因此应根据脉 动热
管 的用途及相应的温度范围选择适 当的工质 。提 出选取二元混 合工作介 质( 称混合工 质) 为脉动热 管 简 作 的工作介质 。分析二 元混合工质 的露点温度或泡点温度与工质 的种类 、 比、 配 压力之间 的关 系 , 以选取适 合 脉动热管传热特性的二元 混合工质热力参数 , 到选取混合工质 的相应方法及注意事项。 得
第 1卷 O
第 6期
制 冷 与 空 调
REFRI GERATI ON AND R — AI C0NDI ONI TI NG 21 2 —5
20 1 0年 12月
用 于脉 动 热 管 的 二 元 混合 工质 热 力 特 性探 讨 *
褚红蕊 解 国珍
摘 要
刘 蕾
( 京建 筑工 程学 院 ) 北
Ak c i a h 等在 2 0世 纪 9 O年代 初 提 出 。 目前 , 内 国 外 的学 者 对 此 进 行 了大 量 研 究 , 种 新 一 代 高 效 这
ABS RAC T T Pu s t g h a i e i a n w y e o e t t a s e o p n n . To s l c h la i e tp p s e t p fh a r n f r c m o e t n ee tt e a p o ra e wo k n l i o u s tn e tp p h u d b a e n t e u e o u s tn p r p it r i g f d f r p la i g h a i e s o l e b s d o h s f p l a i g u