超临界CO2在水平三角细微管内层流对流换热的数值模拟

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超临界co_(2)在水平螺旋槽管内冷却换热的数值研究

超临界co_(2)在水平螺旋槽管内冷却换热的数值研究

超临界co_(2)在水平螺旋槽管内冷却换热的
数值研究
超临界CO2在水平螺旋槽管内冷却换热的数值研究是指对在高温
高压条件下的CO2气体流体在螺旋槽管内冷却换热过程中的数值特性
进行研究的过程。

螺旋槽管是一种流体管道,其内部呈螺旋形,可有
效地增加管道的传热面积,优异的换热效果使得其在工业应用中受到
广泛关注。

传统意义下,CO2是一种非常常见的气体,但是在超临界状态下,它在物理和化学特性上发生了显著变化,可以被用来替代一些化学品,具有很高的环保性。

因此,对超临界CO2在螺旋槽管内进行冷却换热
的数值研究,不仅可以为其在工业生产中的应用提供理论支持,同时
也有助于推动环保技术的发展。

在研究过程中,常采用计算流体力学(CFD)模拟以及数值分析等
方法,通过模拟CO2在螺旋槽管内的流动情况、温度场、压力场等参
数变化,获取传热系数、热流密度和热阻等数值。

基于这些数值,可
以对管道内流体的物理特性进行预测和优化,以提高超临界CO2的换
热效率。

总之,超临界CO2在水平螺旋槽管内冷却换热的数值研究是一种
重要的研究方向,对于推动环保技术的发展、优化工业生产过程以及
节能减排等方面都有着积极的意义。

超临界CO2冷却换热特性数值模拟

超临界CO2冷却换热特性数值模拟

计算 中使 用 了结 构化 的 四边 形 网格 , 对计 算结 并 果进 行 了 网格 独立 性 验 证 。在 壁 面 附近 均 设 置边 界 层, 由于 近壁 面处 温度梯 度 较大 , 引起 物性变 化 , 从而
造 成 较 大 的密 度 梯 度 , 而 在 划 分 网格 时 对 壁 面 网 格 因
i e e o iy W i h i c e s s f CO2 i l tRe, c e c e o e tta f r i p o e g a u l nltv lc t . t t e n r a e o h n e o f int f h a r nse m r v s r d al i y. He t a ta se o fi in n r a e swae n e n r a e n t e g s lk e in,wh l ti re p ci e i h r n fr c efce ti c e s sa tr il tRei c e s si h a —i e r go ie i s ir s e tv n t e lq i l e in. i u d—i r go ke Ke y wor ds:up r rt a a b n dix d n m e ia t d c oi g c n iin s e c i c lc r o o i e; u rc lsu y; o ln o d to i
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超临界CO2水平螺旋管内对流换热的数值模拟

超临界CO2水平螺旋管内对流换热的数值模拟

崔海亭,等: 超临界 CO2 水平螺旋管内对流换热的数值模拟
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发挥热泵热水器高效、节能和环保的特点,CO2 作 为制冷剂再次引起了行业的重视,并且在我国发 展迅速,具有良好的经济效益和社会效益,如何提 高 CO2 作为制冷剂在热泵系统中的换热性能便成 为了重点研究方向。近年来,超临界 CO2 在换热 管中的研究颇多,其中,更多的是针对直管中的换 热特性和阻力特性研究[9 - 11],而其在螺旋管中的 流动换热的研究相对较少。
0 引言 以二氧化碳工质作为制冷剂的跨临界热泵机
组,因其对臭氧层无破坏( ODP = 0) 、温室效应潜 能极小( GWP = 1) ; 系统稳定性高、安全性好、结 构紧凑、占用空间小; 并且具有较高的制热能效比 而 引起广泛的关注与研究[1 - 8]。近年来,为充分
收稿日期: 2018 - 10 - 23 修稿日期: 2018 - 12 - 26 基金项目: 河北省自然科学基金项目( E2014208005) ; 河北省教育厅科学研究计划重点项目( ZH2018079)
中图分类号: TH49; TH123; TK124
文献标志码: A
Numerical Simulation of Convective Heat Transfer of Supercritical Carbon Dioxide in Horizontal Spiral Tube
Cui Haiting,Liu Siwen,Wang Shaozheng
摘 要: 为探究水平螺旋管结构参数对超临界 CO2 管内对流换热性能的影响,采用基于 Fluent 的数值模拟方法,研究了 超临界 CO2 在水平螺旋管内的对流换热特性以及重力对其影响,并针对水平螺旋管研究了节距及管径对换热系数的影 响。模拟结果表明,水平螺旋管相对于水平直管具有更佳的换热性能,离心力和浮升力是造成换热系数增大的原因; 重

超临界二氧化碳细管内流动与换热特性分析研究

超临界二氧化碳细管内流动与换热特性分析研究

超临界二氧化碳细管内流动与换热特性分析研究
张丽娜;刘敏珊;董其伍
【期刊名称】《郑州大学学报(工学版)》
【年(卷),期】2009(030)004
【摘要】对超临界压力下二氧化碳在水平管内的对流换热进行了模拟研究,分析了热流密度、壁面温度、质量流量以及压力等对二氧化碳对流换热的影响.结果表明:热流密度和壁面温度对换热系数的影响相对较小,质量流量和压力的影响较为显著,质量流量升高,传热系数有明显提高,压力越接近二氧化碳的临界压力,传热系数在临界点附近的变化越明显,峰值越高.
【总页数】4页(P69-72)
【作者】张丽娜;刘敏珊;董其伍
【作者单位】郑州大学工学院热能工程研究中心,河南郑州,450002;郑州大学工学院热能工程研究中心,河南郑州,450002;郑州大学工学院热能工程研究中心,河南郑州,450002
【正文语种】中文
【中图分类】TB657
【相关文献】
1.超临界二氧化碳管内流动及换热特性分析研究 [J], 董其伍;赵松伟;刘敏姗
2.超临界CO2在管内流动换热特性的实验研究 [J], 吕静;付萌;秦娜;董彬
3.超临界CO2在套管内流动换热特性的实验研究 [J], 陈华;邸倩倩;吕静;付萌
4.倾角对细圆管内流动凝结换热特性的影响 [J], 赵文升;王晓敏;郭浩;宋百川
5.水平和竖直细圆管内流动凝结换热特性的对比研究 [J], 王补宣;杜小泽
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超临界二氧化碳在水平螺旋槽管和光管管内传热特性的数值模拟

超临界二氧化碳在水平螺旋槽管和光管管内传热特性的数值模拟

doi: 10.3969/j.issn.2095-4468.2022.04.102超临界二氧化碳在水平螺旋槽管和光管管内传热特性的数值模拟邱晗1,陶乐仁*1, 2,李猛1,林智博1(1-上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093; 2-上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093)[摘 要] 本文采用RNG k-ε湍流模型(RNG 为一种重整化群的数学方法)对超临界二氧化碳流体在主管内径为22.12 mm 、长度为960 mm 的螺旋槽管内的冷却换热进行了数值模拟,研究了入口雷诺数,入口压力和有无浮升力对管内流动传热的影响,并和水平光管内的冷却换热进行了对比。

结果表明,当入口雷诺数相同时,入口压力为8、9和10 MPa 下螺旋槽管的平均传热系数分别比光管高24.64%、28.75%、25.56%;在入口压力相同,入口雷诺数分别为35 000、45 000、55 000下螺旋槽管的湍动能分别比光管高4.4%、18.5%和16.0%;在螺旋槽管和光管中有浮升力的传热系数大于无浮升力情况下的传热系数,且相比光管,浮升力对螺旋槽管具有更大的影响。

[关键词] 超临界二氧化碳;数值模拟;螺旋槽管;冷却换热 中图分类号:TB61+1; TP391.9文献标识码:ANumerical Simulation of Heat Transfer Characteristics of Supercritical CarbonDioxide in Horizontal Spirally Fluted Tube and Smooth TubeQIU Han 1, TAO Leren *1, 2, LI Meng 1, LIN Zhibo 1(1-School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2-Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer for Power Engineering, Shanghai 200093, China)[Abstract] The cooling heat transfer of supercritical carbon dioxide fluid in a spirally fluted tube with an inner diameter of 22.12 mm and a length of 960 mm is simulated by using the RNG k-ε turbulence model. RNG is a mathematical method for renormalizing groups. The effects of inlet Reynolds number, inlet pressure and the presence of buoyant lift force on the flow heat transfer in the tube are studied. The cooling heat transfer in a horizontal smooth tube is compared with that in a horizontal smooth tube. The results show that when the inlet Reynolds number is the same, the average heat transfer coefficient of spirally fluted tube under inlet pressure of 8 MPa, 9 MPa and 10 MPa is 24.64%, 28.75% and 25.56% higher than that of light pipe, respectively. When the inlet pressure is the same and the inlet Reynolds number is 35 000, 45 000 and 55 000, the turbulent kinetic energy of spirally fluted tube is 4.4%, 18.5% and 16.0% higher than that of light pipe, respectively. The heat transfer coefficient with buoyancy in the spiral grooved tube and the smooth tube is greater than that without buoyancy, and compared with the smooth tube, the buoyancy has a greater influence on the spirally fluted tube. [Keywords] Supercritical carbon dioxide; Numerical simulation; Spirally fluted tube; Cooling and heat exchange0 引言近年来,能源短缺和环境资源破坏已经受到世*陶乐仁(1962—),教授,博士。

超临界CO2冷却换热特性数值模拟

超临界CO2冷却换热特性数值模拟

超临界CO2冷却换热特性数值模拟
曹侃;董其伍;刘敏珊;张丽娜
【期刊名称】《低温工程》
【年(卷),期】2012(000)001
【摘要】采用L-B低雷诺数模型对超临界二氧化碳在竖直圆管内的冷却对流换热特性进行了数值模拟.通过分析得到了管内不同截面的径向流体温度、速度、湍动能分布,并进一步分析了二氧化碳和冷却水进口雷诺数对超临界二氧化碳对换热的影响.研究表明,对流传热系数峰值出现在接近准临界温度的截面内,此时截面内湍动能最大,跨过该截面流速小于进口流速;对流传热系数随着二氧化碳进口雷诺数的增大而增加;对流传热系数在类气体区随冷却水进口雷诺数的增大而增加,而在类液体区则无明显变化.
【总页数】5页(P56-60)
【作者】曹侃;董其伍;刘敏珊;张丽娜
【作者单位】郑州大学热能工程研究中心郑州450002;郑州大学热能工程研究中心郑州450002;郑州大学热能工程研究中心郑州450002;郑州航空工业管理学院机电工程学院郑州450002
【正文语种】中文
【中图分类】TB657;TB66
【相关文献】
1.超临界CO2冷却条件下水平微圆管中对流换热特性 [J], 靳遵龙;刘东来;刘敏珊;曹侃
2.低质量流速下超临界CO2在管内冷却换热特性 [J], 白万金;徐肖肖;吴杨杨
3.扭曲椭圆管内超临界CO2冷却换热的数值模拟 [J], 崔海亭;易长乐;刘思文
4.超临界CO2水平直管内冷却换热的数值模拟 [J], 崔海亭;刘思文;王少政
5.不同换热管内超临界CO2冷却换热的数值模拟 [J], 李猛;陶乐仁;虞中旸;俞庆因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

等壁温下超临界CO2于螺旋管内对流传热的数值模拟

等壁温下超临界CO2于螺旋管内对流传热的数值模拟
顾骞;余南阳
【期刊名称】《制冷与空调(四川)》
【年(卷),期】2017(031)006
【摘要】在等壁温条件下,对超临界CO 2于螺旋管内的对流传热进行了数值模拟.得出并分析了超临界CO 2在螺旋管内对流换热过程中温度、流速和密度的分布情况,总结了螺旋管内超临界CO 2的局部对流传热系数沿轴向角的变化规律,讨论了壁面温度的改变对螺旋管内局部对流传热系数的影响.研究结果表明:离心力的影响在整个对流传热过程均存在,浮升力的影响在流体离开拟临界区之前不能忽略;当轴向角φ≤1035°时,bottom母线上的h最大,inner母线上的h最小且最先达到峰值;局部对流传热系数的峰值会随壁面温度的增大而减小.
【总页数】6页(P576-581)
【作者】顾骞;余南阳
【作者单位】西南交通大学机械工程学院成都 610031;西南交通大学机械工程学院成都 610031
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
【相关文献】
1.超临界CO2水平螺旋管内对流换热的数值模拟 [J], 崔海亭;刘思文;王少政
2.高热流低流速条件下超临界CO2在小圆管内的对流传热特性 [J], 颜建国;朱凤
岭;郭鹏程;罗兴锜
3.超临界CO2水平直管内冷却换热的数值模拟 [J], 崔海亭;刘思文;王少政
4.高温吸热管内超临界CO2传热特性的数值模拟 [J], 庄晓如;徐心海;杨智;赵延兴;余鹏
5.不同换热管内超临界CO2冷却换热的数值模拟 [J], 李猛;陶乐仁;虞中旸;俞庆因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

超临界参数CO2在倾斜管内对流换热数值模拟

超临界参数CO2在倾斜管内对流换热数值模拟
杨传勇;徐进良;王晓东;张伟
【期刊名称】《热力发电》
【年(卷),期】2013(042)001
【摘要】对倾角为30°的倾斜圆管内超临界参数CO2的对流换热过程进行数值模拟,分析了管壁热流量和入口质量流量对换热特性的影响.利用相对二次流动能定量表示二次流大小,得到了壁温和传热系数周向分布规律以及上母线传热系数、摩擦系数和相对二次流动能K沿管道的分布规律.模拟结果表明,上母线壁温高于下母线,顶部周向壁面温度高于底部,壁面热流量对上母线的传热系数、摩擦系数和相对二次流动能影响较小,入口质量流量对其影响较大.
【总页数】10页(P26-35)
【作者】杨传勇;徐进良;王晓东;张伟
【作者单位】能源的安全与清洁利用北京市重点实验室,北京 102206;新能源电力系统国家重点实验室,北京 102206;低品位能源多相流与传热北京市重点实验室,北京 102206;新能源电力系统国家重点实验室,北京 102206
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
【相关文献】
1.微细管内超临界CO2对流换热研究 [J], 杨凤叶;刘敏珊;刘彤;刘遵超
2.D型管内超临界CO2对流换热 [J], 张丽娜;刘敏珊;董其伍
3.超临界压力CO2在垂直管内对流换热数值模拟 [J], 李志辉;姜培学
4.超临界压力下CO2在螺旋管内的混合对流换热 [J], 王淑香;张伟;牛志愿;徐进良
5.超临界CO2水平螺旋管内对流换热的数值模拟 [J], 崔海亭;刘思文;王少政
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超临界CO2冷却条件下水平微圆管中对流换热特性


ef c n c n e t n h a r n fr o u e c i c lC i i e e ti l t . a e Re=1 0 0 fre a f t o v c i e t a se fs p r r i a O2w t d f r n n e e o o t t h Re T k 0 0 o x m-
超临 界 C 2 O 冷却条件下水平微圆管中 对 流 换热 特 性
靳 遵 龙 , 东来 。 敏珊 , 刘 刘 曹 侃 400 ) 50 2 ( 州大 学 热能 工程 研究 中心 , 南 郑州 郑 河
摘 要: 采用 y . 雷诺数模型对超 l界 c : 一s 低 I 缶 O 在直径 10 0 m的水平管 内冷却对流换热特性进行 了
o t ie . h e u t s o h t t e h a r n fr c e ce t i c e s d w t e i c e s fi lt R ,h b an d T e r s l h w t a h e t t se o f in n r a e i t n r a e o n e e t e s a i hh p a f e t r n frc ef in sa p a d a s u o— tmp r t r e e t e k n t n r n e o i e k o a a se o f c e t h t i wa p e r t e d - e e au e wh r h i ei e e g a d v lc - p c y
拟 , 通过试 验测 量 得 出冷 却条 件 下 超 临界 二 氧 并 化 碳传 热关联 式 ;ia等 为 了预 测 冷却 条 件 下 Pt l 超临 界二氧 化碳 在 气 冷器 中 的传 热 能力 , 内径 对

超临界压力CO_2在垂直管内对流换热数值模拟

第43卷第3期原子能科学技术Vol.43,No.3 2009年3月Atomic Energy Science and TechnologyMar.2009超临界压力CO 2在垂直管内对流换热数值模拟李志辉,姜培学(清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084)摘要:对于超临界压力CO 2在垂直圆管(d in =2mm )内高进口雷诺数(Re =9000)条件下向上流动时的对流换热进行了数值模拟。

通过与实验数据进行对比来验证湍流模型的可靠性,并研究变物性和浮升力对壁面温度和湍动能的影响。

结果表明:在热流密度较高的情况下,向上流动时出现了局部换热恶化和换热强化现象,这主要归因于浮升力对湍动能分布的影响;采用LB 湍流模型能较好地模拟这种换热现象;在热流密度较低的情况下,未出现上述换热现象。

关键词:超临界压力;浮升力;换热恶化;数值模拟中图分类号:T K124 文献标志码:A 文章编号:100026931(2009)0320247205Numerical Simulation of Convection H eat T ransfer for CO 2at Supercritical Pressure in V ertical Circular TubeL I Zhi 2hui ,J IAN G Pei 2xue(Key L aboratory f or T hermal S cience and Pow er Engineering of M inist ry of Education ,De partment of T hermal Engineering ,Tsinghua Universit y ,B ei j ing 100084,China )Abstract : Convection heat t ransfer of CO 2at supercritical p ressure in a vertical circular t ube (d in =2mm )at high inlet Re (about 9000)was investigated numerically to analyze t he effect s of t he variatio n of t he p hysical p roperties and buoyancy on t he wall tempera 2t ure and t he t urbulent energy.The result s show t hat in t he case of high heat fluxes t he local heat t ransfer deterioration and enhancement during t he upward flow due to t he st rong influence of buoyancy result in change of t he t urbulent energy dist ribution.Simulations using t he LB t urbulence model correspo nd well wit h t he experimental data in upward flow.In t he case of low heat fluxes t he p henomenon of heat transfer deterioratio n or enhancement was not observed.K ey w ords :supercritical pressure ;buoyancy ;deterioration ;numerical simulation收稿日期:2007212201;修回日期:2008203220基金项目:教育部科学技术重大项目资助(306001);国家“863”计划资助项目(2006AA05Z416)作者简介:李志辉(1976—),男,山西晋城人,博士研究生,动力工程及工程热物理专业 从20世纪五、六十年代开始,国内外学者对超临界流体在管道中的对流换热已进行了大量的实验和理论研究[124]。

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ti n ua r s e t n wa v s ia e u r g lr o s s c i s i e t t d n me ia l T e f w a t r sa d io h r nt e d c t y r u i a c o n g r l c y. h l p te n n s t e ms i h u twi a h d a l o h c d a e e f0 5 mm ,u d r o ig c n io ,w i n i o t r vt we e o t ie im t ro . n e ol o dt n c n i t a dw t u a i h h g y, r b a n d.T e lc l s e tn mb r h a o Nu s l u es we e a s r s n e r lo p e e t d.T e r s l u g s h t t e e f c s o u y n y f r e,v r b e p y i l r p ri s o h h e u t s g e t t a h fe t f b o a c o c s a i l h sc o e t ft e a a p e f i ,a d d c e me r h rc er t n f w n e tta s e n b e y sg ic n .T e r s l ft i wo k l d n u tg o u ti c a t i i o l a d h a r n f r c a sc o a c e v r i nf a t h e u t o hs i s r
c v c in on e to
s ale 1 _ h I ta .8
1 引言

She e t 1_ 究 了三 角管 内常 cni re a. 研 d 9
二氧化 碳将 在本 世纪 内成 为汽 车空 调和热 泵 系 统 中最 主 要 的 工 质 。为 了处 理 C 2的超 临 界 压 力 0 ( 74—1 a , 约 . 2MP) 同时适 应 对换 热 器低 重 量 、 容 小
A src L m ia ie o v cie h a rn f r fs p rr ia C b ta t a n r x d c n e t e tta se u e c ic l O,i o i na ii u twi ne ultr l m v o t n a h r o t l n c t a q i e a z m d h a
R oZ e g u a d Ua h n mig a h n h a n oS e g n

A I tueo er eai n i— C n i n g e t l o t n es y h n s a40 7 , hn - sit f fg rt na dAr o dt i ,C nr uhU i ri ,C a g h ,105 C i n t R i o i n o aS v t a
a e h p u f r h e in n o t i t n f t e ih fii c c mp c s p rr ia a ron ixd h a r elf l o te d sg a d pi z i o h hg ef en y o a t u ec ic l m ao c t c b do ie e t
饶政 华


廖胜 明
长沙 40 7 ) 10 5
( 中南 大 学 制 冷 空 调 研 究 所

对超 临界 c) 在水平等边三角细微管 内层流流动与换热进行 了数值模拟。给出了冷却条件下 , ( 2 细微管 ( d
பைடு நூலகம்
0 51/ 内有代表性 的速度 、 . /1 1 ) 1 温度剖面 , us t 随流体温度 的变化 , N s l数 e 以及管壁面上 N s l数 的分 布。研究表 明, u ̄ t
流体剧烈变化 的热物性 、 浮升力 以及三角管的几何特征对管 内流动换 热的影响非常 明显 。研究结 果对超 临界 二氧 化碳 高效 紧凑式换热器 的设计 与优化有重要 的意义 。 关键词 工程热物理 ; 超临界 ; 三角管 ; 数值模拟 ; 二氧化碳 ; 层流
Nu r a mua in o a n rCo v cin o u e c ic l me i l c Si lt n L mia n e t fS p r r ia o o t I Ca b n Dixd o io t l in ua n c s r o , ie i H r na a g lrMii o n z Tr Du t
物性 流体 充分 发展 的层 流流 动与换 热 的情 况 。Bl a— i g t 1[3 虑 翅 片 热 阻 和管 顶 角 变化 的影 响 , ae a.o考 1 分
ecag r x h n e s.
K y rs E gn e igt emo h sc ;S p rr i lT in ua u t e wod n ie r h r p y is u ec ic ; r g lrd c;Nu r a ouin ab ndo ie;L mia n t a a me c l lt ;C r ixd i s o o a nr
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超 界O 水 三 细 管 层 对 换 的 值 拟 临 C在 平 角 微 内流 流 热 数 模
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超 临界 C , 水 平 三角 细 微 管 内层 流 对 流 换 热 的数 值 模 拟 O在
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