超临界二氧化碳管道杂质对节流温降的影响
超临界二氧化碳水平管内层流混合对流换热数值模拟
超临界二氧化碳水平管内层流混合对流换热数值模拟杨传勇;徐进良;王晓东;张伟【摘要】To obtain the strengthening effects of secondary flow on heat transfer, laminar mixed convection heat transfer of supercritical carbon dioxide in a miniature horizontal circular tube under constant wall temperature cooling condition was determined through numerical simulation. The distribution of the local heat transfer coefficient, the buoyancy-induced secondary flow, the Fanning friction factor variation along the pipe were analyzed under different gravity levels, cold wall temperature and the different inlet Reynolds number. The relative secondary flow kinetic energy were introduced to quantitatively express the intensity of the secondary flow. The result showed that top temperature was higher than bottom, the top generatrix heat transfer coefficient reached peak value near the critical temperature and much higher than the bottom generatrix, the secondary flow and the Fanning friction factor changed the most intensely near the entrance area, the gravity acceleration had an important impact on the flow field.%为得到二次流对换热的强化作用,对恒壁温冷却工况下,超临界二氧化碳在水平微细圆管内的混合对流换热进行了数值模拟.分析了重力水平、冷壁面温度、入口雷诺数Re等参数变化时管道壁面的传热系数,管内浮升力引发的二次流、范宁摩擦系数沿管道的变化规律,引入相对二次流动能将二次流的强度定量表示出来.研究发现管内流体顶部温度高于底部,上母线传热系数远高于下母线且在超临界二氧化碳的拟临界温度附近达到峰值,二次流及范宁摩擦系数在入口区域变化最剧烈,重力加速度对管内流场产生重要影响.【期刊名称】《低温工程》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】6页(P24-29)【关键词】超临界二氧化碳;层流;混合对流;浮升力;数值模拟【作者】杨传勇;徐进良;王晓东;张伟【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室北京102206;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;华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206;能源的安全与清洁利用北京市重点实验室北京102206;华北电力大学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;华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206【正文语种】中文【中图分类】TB6571 引言超临界流体由于其特殊的热物理性质被广泛应用于超临界萃取、火箭和航天器的冷却、空调和热泵系统等。
超临界二氧化碳循环分析1
超临界二氧化碳动力循环与氦动力循环的比较之五兆芳芳创作目前，世界上正在扶植和研究的低温气冷堆都是使用He作为工质，这是因为He具有很好的稳定性、化学相容性及热传导性.但是，He作为工质存在一些缺乏，例如动力循环需要较高的温度、难于压缩等，给反响堆和换热部件的结构资料、叶轮机械的设计带来良多困难.出于下降反响堆结构资料要求、削减技巧难度、提高反响堆的平安性与经济性等各方面的考虑，有学者进行了选取CO2作为循环工质的研究.CO2虽然在稳定性、热传导性方面比He稍差，但CO2具有适合的临界参数，不需要很高的循环温度就可以达到满意的效率，且具有压缩性好、储量丰厚等优点.采取CO2作为循环工质可以下降循环温度和压缩功，从而提高反响堆的平安性，同时下降反响堆造价.超临界CO2的闭式布雷顿循环被推荐在铅冷快堆及钠冷快堆中使用.（1）二氧化碳布雷顿循环CO2与He在动力循环中最大的不合点就是气体性质随压力、温度的变更不同很大（表1-1）.高压（7.5 MPa）情况中，CO2的导热系数λ、定压比热容cp和压缩因子z均与低压（0.1 MPa）下的参数有很大差别；在循环工况下，He循环可以视为理想气体循环，除密度外，其余参数变更不大.动力循环的工况，CO2的任务参数在其临界点（7.377 MPa，31℃）邻近；因此，CO2动力循环除与He循环有相同的决定因素外，还取决于动力循环的不合实际工况，即超临界压力、跨临界压力及亚临界压力3种循环工况（图1-1）.超临界循环：循环压力及温度均在临界参数以上；跨临界循环：循环高压侧压力高于临界压力，低压侧压力低于临界压力；亚临界压力循环：循环压力均低于临界压力，任务于气相区.表1-1 CO2和He热物性比较（35℃）工质P/MPaρ/kg·m-3λ/W·(m·K)-1CP/kJ·(kg·K)-1 zCO2He（2）CO2复杂循环与He循环的对比阐发以英国改良型气冷堆（AGR）为例.英国改良型气冷堆（AGR）实际运行时CO2温度高于670℃.考虑到CO2低温下与不锈钢资料化学不相容，因此循环最低温度守旧取为650℃，若要采取更高的循环温度，需要采取其他金属资料.CO2和He 动力循环在给定条件下计较的最优参数见表1- 2，温熵图见图1-1.其中He 循环的温熵图略有不合，采取2 个压缩机分级压缩.图1-1 CO2循环及He循环温熵图表1-2 CO2复杂循环与He循环比较从表1-2 可看出，CO2循环计较所需初参数比He 循环多出压力项.如前文所述，He 在循环工况下取决于温度，只需给定循环的温度规模便可计较出不合压力比（ε）下循环效率（η），而CO2的cp还取决于压力.给定超临界和跨临界压力CO2循环的最高压力（Pmax）是由于现有技巧条件的限制，守旧取为20 MPa.表2 中的所列的最高η是Pmax达到限定值的效率，并未达到实际计较的最大η.He 循环的Pmax为现有模块化低温气冷堆He 循环最高压力（7MPa）.图1-2 辨别给出了表2 中所列初参数下η与ε关系.在所计较ε下，亚临界压力CO2循环与He循环相似，η随ε先增大到一个极大值点再迟缓下降.而超临界和跨临界循环，同样受到Pmax的限制，在计较ε下并未达到极大值.3 种CO2循环在相应限制条件下达到的最高η与温度条件几近相同情形下的He 循环相近.但是，这 3 种循环均低于He 在tmax＝800℃下的η，且相同温度条件下，CO2循环达到最高η的ε要大于He 循环达到最高η的ε.图1-2 CO2复杂循环与He循环效率在气体汽轮机循环中，氦气透平带动压缩机，因此压缩机耗功也是存眷的问题.定义压缩功与膨胀功之比wc/wt为氦气透平做功前往率.从图1-3中可看出，CO2循环的wc/wt小；这是因为CO2的z <1，易于压缩，而He的z ≈1，较难压缩的缘故.He 循环tmax提高至800℃后，各压力比下的wc/wt 均有所下降，但仍然高于tmax=650℃下的CO2各循环.在CO2的3种循环中，超临界及跨临界压力循环的wc/wt显著变小；这是因为压缩进程在临界点邻近进行，而在临界点邻近，cp显著减小，导致z 减小，更容易于压缩；尤其是跨临界压力循环的wc/wt，比相同温度下He 循环几近小了一个量级.图1-3 CO2复杂循环与He循环氦气透平做功前往率从表1-2 还可看出，CO2循环单位质量的工质换热量均比He 循环要少，这意味着相同换热功率下CO2循环的质量流量m 较大（图1-4）.这是由于CO2的cp较He 小，相同功率，工质温升不同不大的情况下，CO2循环需要更大的m.图1-4 热功率310MW时，质量流量与压力比关系但是，这其实不料味CO2循环没有优势.流体体积决定了做功和换热部件的尺寸大小，单位体积的做功量或换热量越大，相同功率下的做功换热部件体积越小，成本越低.CO2气体密度较大，因此各部件气体体积流量（V）较小（图1-5）.图1-5热功率310MW时，氦气透平出口体积流量与压力比关系以堆芯换热功率310 MW为例，对表1-1中的2种循环进行计较，结果见表1-3.表1-3 CO2复杂循环与He循环比较从表1-3可以看出，相同热功率，在几近相同的温度条件下，CO2循环所消耗的压缩功远小于He 循环所需的压缩功.3种CO2循环所需要的V均小于同等温度条件下和较优工况下He循环的工质体积流量；这标明3种CO2循环中单位体积流量的CO2气体做功效力均优于2种条件下He循环单位体积He的换热做功效力.特别是对于CO2的超临界循环和跨临界循环，其工质的V几近与He循环相差一个量级，大大减小了做功部件的体积.从表1-3还可以看出，CO2流经叶轮机械前后的V变更远比He流经叶轮机械的V变更大；因此，CO2循环的叶轮机械进出口叶高变更比He循环的大.这些都是由于循环工况下CO2的密度比He大良多，因此虽然m大，但是V却远远小于He循环.2. 超临界CO2循环改良—超临界CO2再压缩布雷顿循环二氧化碳超临界循环需采取多个回热器（若只采取1个回热器，由于回热器低压侧流体比热较小，换热时高压侧流体温升不敷，会导致换热器出现夹点），使热量得以更好利用.二氧化碳再压缩循环示意图如图2-1所示，循环温熵图如图2-2所示.图2-1 二氧化碳再压缩示意图图2-2 二氧化碳再压缩循环温熵图透平出口的二氧化碳流体先进入低温回热器进行放热（5至5'），落后入低温回热器（5'至6），尔后，一部分流体直接通往低温压缩机被压缩（6至2'），另一部分流体先冷却后（6至1）再进入压缩机压缩（1至2）.然后，通太低温回热器回热（2至2'）到与直接被低温压缩机压缩的流体相同的温度，混杂后一起再流经低温回热器（2'至3）、换热器（3至4），最后流入透平做功（4至5）.（1）循环数学模型定义Brayton 循环压比ε=Pmax/Pmin 、温比τ=tmax/tmin.其中，P 为压力，t 为温度.假定经过预冷器的分流量为x （0≤x≤1），低温回热器的回热度αlrec 可暗示为：max min 65max min 22lrec )()()(''t mc h h t mc h h x p p ∆-=∆-=α（2-1）其中：max t ∆为高压侧或低压侧出入口温差最大值；h 为比焓，J/kg ；m 为质量流量，kg/s ；cp 为比定压热容，kJ/(kg·K). 低温回热器的回热度αhrec 暗示为：),(),(''''''2555525523t p h h h h t p h h h h hrec --=--=α (2-2)αhrec 与αlrec 的计较办法差别是由分流引起的.其中，回热器高压侧的出口温度须辨别满足条件t2+△t≤ t6≤t5'以及t2'+△t'≤ t5' ≤ t5，△t 与△t' 辨别为避免回热器内传热好转而设置的工程上所允许的最小温差，通常取为8℃.整个循环的效率η可暗示为：3416)(x 1h h h h ---=η（2-3） 式（2-3）是从能量损失角度来计较循环效率，可看出，采取分流设计，Brayton 循环释放到情况中未被利用的热量削减，热源吸收的热量也削减，因此，循环效率大幅提高.分流措施可在CO2超临界Brayton循环中使用是因CO2物性受任务情况下的压力、温度影响较大.在无分流回热时有：—C p,h △th = —C p,l△t1，下标h暗示回热器高压侧，l暗示低压侧.其中,—C p,h＞—C p,l ,因此，流量相等的情况下导致△th＜△t1，即进入堆芯的气体温度较低，在相同的ε、τ下，高压侧流经堆芯或换热器的流体需吸收较多的热量，下降了循环效率.而分流循环则是牺牲一部分功用于压缩流体，从而使流体回热后温度得到升高.相同条件下的循环在堆芯或换热器吸收的热量削减，同时预冷损失的热量下降，增加了循环效率.（2）超临界CO2动力循环优化阐发由数学模型可知，超临界CO2 Brayton再压缩循环的循环效率可暗示为：η=η（ϕ，ε，τ，η，ξ，κi）（2-4）其中：ϕ为初始点的工况；η为压气机和透平的等熵效率；ξ为各部件压力损失；κi为以下4个变量任选其二，即经过预冷器的流量份额x、低温回热器低压侧出口温度与高压侧入口（即回热器冷端）温度之差△t、低温回热器回热度αlrec 及低温回热器回热度αhrec.只要确定了以上参数，并包管回热器不出现传热好转现象，便可唯一确定超临界CO2 Brayton循环的效率.作为实际气体的循环，影响循环效率的参数较庞杂，有的参数并不是完全独立，选取有一定规模的限制.为简化讨论，选定二氧化碳超临界Brayton循环的最高参数辨别为压力20MPa、温度650℃，并作为计较初始点.英国AGR反响堆的运行，证实了CO2在670℃以下的平安性.循环其余各节点的压力、温度均在临界点参数之上.同时逆流换热器冷端温差越小，换热效果越好，但实际情况不克不及相等，因此，给定回热器冷端温差为8℃.对于图2-2所示的循环，情况温度、ε、τ、低温回热器冷端温差和压缩机等熵效率确定，t2、t6和t2’便可确定.在满足回热器不出现夹点和传热好转的情况下，当低温回热器低压侧出口温度t5’越接近高压侧入口温度t2’时，高压侧所互换的热量越多，t3越高.而x=(—C p,lrec,l/—C p,lrec,h)·(△t1/△th),—C p,lrec,h、△th=t2’－t2不变，随t5’的减小，—C p,lrec,l增大，△t1=t5’－t6减小，—C p,l /—C p,h的增幅小于△t1/△th的减幅.最终x减小到一极小值，此时低温回热器回热温度最高，从堆芯吸收热量最少，透平做功份额增加远大于压缩机耗功份额的增加，因此，在相同循环ε、τ下，x最小时对应的循环效率是所示循环的最佳循环效率，且不合的ε、τ对应不合的最小x和最佳循环效率.（3）压比对最佳循环效率的影响假定循环最低温度为35℃，随ε增大，压缩机进口工况向临界点靠近，使二氧化碳的比热产生较大变更.各ε对应的最小分流量及最佳效率如图2-3所示.从图2-3可看出，随循环ε的增大，各工况下的最佳循环效率先增加到最大值，然后减小.而最小分流量变更纪律却与效率几近相反.图2-3中左端取到了1个极限ε，这是因为回热器凹凸压侧二氧化碳的比热不同不太大，无需进行分流，不必采取再压缩循环，同时也可看出，此时的循环效率其实不高.右端的极限ε是包管该循环仍为超临界循环的压比.图2-3 压比对最佳循环效率和最小分流量的影响对应于各工况，分流量均能取到极小值.此时低温回热器高压侧流体经回热后，已达到满足限制条件的极限换热温升，再减小流量升低温度，易造成低温回热器出现夹点.当回热器低压侧流体越接近临界压力时，—C p,l /—C p,h 逐渐增大，且增长率越来越大（图2-4），而t5’的温度越接近t2’的温度，使得△t1/△th 减小，在最佳ε之后减小速率变慢.在εd t t hp C d h p c /),(1______1,∆∆•=0时出现x 的最小值，此ε下的循环效率也最高. 图2-4 压比对比热的影响（tmin=35℃）图2-5所示为对应最佳效率时低温回热器及低温回热器的回热度的变更.随ε增大，各最佳效率循环回热度均增加，但两回热度增大的速率不合，在最优ε之前，低温回热器的回热度曲线斜率较大，之后趋于平缓，而低温回热器回热度在最优ε之前增长较缓，之后增幅逐突变大.图2-5 压比对最佳循环效率下回热器回热度的影响 随ε变更，对应最佳效率下，流体最高回热温度迅速上升，超出最佳ε后趋于平缓（图2-6）.最佳循环效率在某压比处达到最大值的原因是：在最佳ε前，回热后流体进入堆芯温度升高，使流体吸收热量削减，同时分流量减小使无法利用的热量比例削减，这两处对效率增加的奉献较分流导致压缩机做功增加所带来的损失大，效率上升.超出最佳ε后，温度上升迟缓，而循环最小分流量增大，使无法收受接管利用的热量比例增大，同时压缩机做功增多，效率下降.图2-6 各压比最佳效率下最高回热温度t3随压比ε的变更（4）温比对最佳循环效率的影响选定ε=2.45，改动低温压气机进口温度.给定压比下，理想气体的复杂回热Brayton 循环通常热效率随最低循环温度的减小而增大，但实际二氧化碳气体的循环却有不合，效率存在最优值.在某个温度以上时，效率随最低循环温度减小而增大，低于该温度后急速下降（图2-7）.分流量x 的变更与效率的变更恰好相反.分流量在35℃左右出现变更的原理（图2-8）类似于前面有关压比接近临界点邻近的论述，εd t t h p C d h p c /),(1______1,∆∆•=0时，循环效率最大.图2-7 tmin 对最佳循环效率和分流量的影响图2-8 tmin变更对比热的影响（ε=2.45）低温回热器回热度随循环最低温度的上升，从最低值迅速增加到最大值，尔后迟缓下降，而低温回热器回热度先略有下降，然后逐渐升高，且较低温回热器所需的回热度低（图2-9）.图2-9tmin对最佳循环效率下回热器回热度的影响最高回热温度先随循环最低温度的增加而迅速增加，在x达最小值后减缓，超出最佳循环最低温度后，温度上升迟缓，而循环最小分流量增大使无法收受接管利用的热量比例增大，压缩机做功增多（图2-10）.因此，循环效率在x最小处增长到极大值，然后减小.图2-10 最佳效率下最高回热温度t3随tmin的变更（5）△t及x对循环效率及回热度的影响选定ε=2.45，循环最低温度35℃来研究其他参数的影响.如图2-11所示，给定x，回热度、效率均随△t的变大而下降，因相同情况下，回热器温差越大，未被利用的热量多，必定导致效率和回热度的下降.在给定ε和τ下，分流量存在最小值，原因同前面阐发相同，随分流量的增大，效率下降.同时低温回热器回热度也逐渐下降，而低温回热器回热度却迟缓增加，这是因为对回热度有α= q/Q ＜1，即实际回热量q除以理论最大回热量Q，在冷端温度相同情况下，低温回热器传热量增大，回热度αlrec=（q+dq）/(Q+dq)，低温回热器回热度增加；而低温回热器冷端温差变大（x的增加带来t5' 的升高），换热量削减，但理论最大换热量不变，回热度αlrec=（q－dq）/Q，所以低温回热度下降.图2-11 △t对循环效率和回热度的影响图2-12 x 对效率、回热度的影响（6）△t及αhrec对循环参数的影响按照当今紧凑式换热器技巧现状，回热度可达0.98，现守旧取αhrec=0.95.给定低温回热器回热度，随低温回热器冷端温差的增大，x在很小的规模内逐渐减小（图2-13），低温回热器的回热度也在减小.x的减小虽有利于效率的提高，但回热度的下降使效率最终呈下降趋势，在给定低温回热器回热度的情况下，冷端温差增加1℃，约使效率下降0.05%.图2-13 △t变更对循环效率、αhrec及x的影响包管低温回热器冷端温差不变，随低温回热器回热度的增加，5' 点温度必定下降，因此，导致低温回热器低温流体换热量下降（图2-14），而须达到相同温度，只能削减x，同时导致低温回热器回热度下降，但降幅很小，所以，x减小带来的效率增加远大于低温回热器回热度下降带来的损失.因此，低温回热器冷端温度不变的情况下，随低温回热器回热度的增加，效率增加，且增加快率变大.同时，回热度只能在一定规模内变更，低于最低值时不需采取分流设计.图2-14 αhrec对循环效率、αhrec及x的影响（7）△t及αlrec对循环参数的影响若给定低温回热器的回热度αlrec=0.9，随冷端温差的增大，换热量必定增大，为使回热温度仍满足循环设计点，只能增大x，而低温回热器回热度的增大导致低温回热器冷端差的增大，从而导致低温回热器回热度的下降，因此循环效率下降（图2-15）.图2-15 △t变更对循环效率、αlrec及x的影响若给定低温回热器冷端温差△t，随回热度的升高，低温流体进口温度上升，而低温流体换热后温度不克不及变更，这使x增加.同时，低温回热器换热量减小，其冷端温差变大，回热度减小，循环效率下降.同样，低温回热器回热度也在一定规模变更，低于最低值无需采取分流设计（图2-16）.图2-16αlrec变更对循环效率、αlrec及x的影响给定循环最高压力和温度，在满足限制条件的情况下，循环达到最佳效率时的工况为：△t=8℃，Pmax=20MPa，tmax=650℃，Pmin=7.8MPa，tmin=34.36℃，以及该工况下低温回热度为0.95、0.977时的参数（表2-1）.表2-1 最佳循环工况下的参数比较αhrecαlrec xη/%采取分流式设计的二氧化碳Brayton循环在较低的循环最低温度下可达较高的循环效率，与目前普遍研究的氦气循环在低温下达到的效率相当.采取分流措施避免夹点温差小的问题，改良了循环特性.二氧化碳循环的堆芯出口温度较低，包管了反响堆的平安性，同时效率不低于He透平循环，具有良好的成长前景，能用做第四代先进核能系统的能量转换方法.。
二氧化碳跨临界循环的理论分析与研究
二氧化碳跨临界循环的理论分析与研究乔丽李树林西安建筑科技大学710055摘要：本文主要对自然工质二氧化碳的替代进行研究。
对其热力性质、循环特性进行分析研究，以求进一步完善R744循环。
关键词：自然工质跨临界循环热泵气体冷却器Theoretical Studies and analysis on Transcritical CO2 CyclesAbstract: This paper studies the CO2which one of natural refrigerant, analyzes its thermal properties, the character of CO2 cycle, to make transcritical CO2 cycle more perfectly.Keywords: natural refrigerant, transcritical system, heat pump, gas cooler1前言当前环境问题已成为一个重要的全球问题，其中臭氧层破坏和温室效应问题直接关系到人类的健康和生存，引起了人们的高度重视。
在制冷及热泵装置中广泛使用的CFCs、HCFCs工质是引起臭氧层破坏的主要原因，而且，这些工质为温室气体，已列入逐步被淘汰之列。
制冷空调行业为了适应CFCs和HCFCs制冷工质的淘汰，纷纷转轨使用HFCs，人们一直认为HFCs 是CFCs制冷工质的长期替代物。
现在《京都议定书》又将HFCs列入了温室气体清单中，要对它们的排放加以控制。
国内外制冷空调行业均在探索如何总结历史经验，寻求正确、科学地解决由于环保要求提出的制冷工质替代问题，力争少走弯路。
为了应对环保要求的挑战，在寻找、开发替代制冷工质的过程中，逐渐形成了两种替代路线：即以美国、日本为首的国家仍主张使用HFCs[1]，包括开发纯组分的新一代制冷工质或二元、三元共沸和非共沸混合物；德国、瑞士等欧洲国家主张使用自然工质，包括HCs、CO2、NH3等。
二氧化碳跨临界制冷循环
二氧化碳跨临界制冷循环摘要：CO2是一种环保型的自然工质，它对臭氧层不产生任何破坏作用且具有较小的温室效应。
本文概述跨临界C02制冷循环的原理，提出几个影响该循环的技术关键。
介绍跨临界CO2循环的相关应用领域，指出CO2作为性能良好的自然工质有着很好的发展前景。
关键词：二氧化碳；制冷；跨临界循环引言由于制冷剂中氯原子对大气臭氧层有破坏作用，《蒙特利尔协议》规定R12 等CFCS（氯氟碳）在制冷工质中被禁用，危害程度较小的R22 等HCFCS（氢氯氟碳）的禁用日期也一再提前。
目前已获应用的R134a，R410A，R407C 等HFCS （氢氟碳）仍是一类新的化学合成物，它们不仅制造成本昂贵，而且已被证明能产生较为严重的温室效应。
另外，随着研究的深入，有可能证明HFCS 在其它方面也有危害。
因此，在制冷系统中对地球生物圈中原来就有的“自然工质”进行研究，已成为近年来的前沿课题之一。
二氧化碳（R744）目前被称作是一种被遗忘的制冷剂，它在19世纪被广泛地使用，从20世纪30年代后被冷落。
现在，大家认为：已经到了使用现代的高新技术重新利用二氧化碳的时候了。
1.CO2制冷二氧化碳基本上不会引起环境问题，它无毒不燃，具有氨和烃类制冷剂所不可及的一些优点。
另外它价廉，与一般的制冷设备和润滑系统都相容。
它可以高度压缩，因此可以利用先进设备及设计大大减小压缩机的体积和管道直径。
它在高压下良好的传热效果是该制冷剂的另一个优点。
总而言之，在满足制冷要求的情况下，使用二氧化碳制冷剂可以大大降低设备的投资。
2.工作原理跨临界蒸汽压缩式制冷循环是利用气体液化后可吸收蒸发（汽化）潜热的特性以达到制冷的目的。
跨临界系统由压缩机C ，气体冷却器G ，内部热交换器I，节流阀V ，蒸发器E 与储存器A组成封闭回路，以CO2为工作介质，气体工质在压缩机C 中升压至超临界压力P2，在T 一S 图上为过程1一2 ，然后进入气体冷却器G 中，被冷却介质（空气或冷却水）所冷却。
二氧化碳的临界参数
二氧化碳的临界参数二氧化碳（CO2）是一种常见的化学物质，它在大气中的存在对于地球的生态平衡至关重要。
然而，在近年来的气候变化讨论中，二氧化碳也成为了一个备受关注的话题。
了解二氧化碳的临界参数对于我们更好地理解其在自然界中的行为和对环境的影响至关重要。
在本文中，我们将深入探讨二氧化碳的临界参数，并讨论其对气候变化的影响。
一、二氧化碳的临界参数是什么？1. 临界温度：二氧化碳的临界温度是指在一定压力下，气态的二氧化碳转变为液态的临界温度。
根据研究，二氧化碳的临界温度约为31.1摄氏度。
2. 临界压力：临界压力是指在一定温度下，气态的二氧化碳转变为液态的临界压力。
二氧化碳的临界压力约为73.8大气压。
二、二氧化碳的行为在临界参数附近发生了什么变化？1. 临界点：在临界参数附近，二氧化碳失去了明显的气液两相分离，形成了一个临界点。
在此点上，二氧化碳既具有液态的特性，又具有气态的特性。
这种特殊的状态使得二氧化碳在超临界条件下的行为变得复杂且引人注目。
2. 溶解性变化：随着温度和压力的变化，二氧化碳在临界参数附近的溶解性也会发生显著变化。
在超临界条件下，二氧化碳可以溶解在不同的溶剂中，并表现出与溶剂的独特相互作用。
三、二氧化碳的临界参数对气候变化的影响1. 气候调节：二氧化碳的临界参数对其在大气中的行为起到了调节作用。
根据研究，二氧化碳的超临界状态可能导致气候模式中的突变现象，从而对气候系统产生重要影响。
2. 二氧化碳捕获和储存（CCS）技术：了解二氧化碳的临界参数可以帮助我们更好地进行CCS技术的开发和应用。
在超临界条件下，二氧化碳的物理特性发生明显变化，这为二氧化碳的捕获、运输和储存提供了新的思路和机会。
个人观点和理解：在我看来，二氧化碳的临界参数不仅对于科学研究具有重要意义，也对于我们更好地应对气候变化挑战起到关键作用。
通过深入研究二氧化碳的临界参数，我们能够更好地理解其在自然界中的行为，也能够开发出更有效的措施来减少二氧化碳的排放，并利用CCS技术将其储存起来。
含杂质超临界CO_(2)输送管道停输再启动瞬态特性研究
含杂质超临界CO_(2)输送管道停输再启动瞬态特性研究苗青;殷布泽;王鑫;聂超飞;李玉星;李其抚;胡其会【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2024(20)5【摘要】为研究超临界CO_(2)管道停输后管内温度压力和相态变化规律,以国内某CO_(2)管道为研究对象,利用OLGA软件开展停输再启动瞬态数值模拟,探究不同工况及工质对管道停输再启动过程的影响。
研究结果表明:在保证相态不变且下游用户流量不变的情况下,流量越大,最大停输时间越短,且管道中前部和管道高点较其他位置先出现相变;在相同工况下,H_(2)和N_(2)等非极性杂质的存在会使CO_(2)的相包线向上移动,最大停输时间减少;而H_(2)S和CO等极性杂质的存在会使CO_(2)的相包线向下移动,最大停输时间增加;停输再启动过程中,如果所含杂质的密度小于纯CO_(2)的密度,则含有该类型杂质的管道恢复稳定运行状态所需时间短于纯CO_(2)工质管道。
研究结果可为相关单位制定CO_(2)管道设计方案和安全停输预案提供参考。
【总页数】7页(P43-49)【作者】苗青;殷布泽;王鑫;聂超飞;李玉星;李其抚;胡其会【作者单位】国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司;中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院;中国石油技术开发有限公司【正文语种】中文【中图分类】X937【相关文献】1.含杂质超临界CO2输送管道的停输影响因素2.海底混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究3.水平管内黏稠油水环输送管道停输再启动特性4.多起伏大高差油气混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究5.超临界含杂质CO_(2)管网停输再启动对水合物生成的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
垂直管内高质量流速超临界CO2换热特性
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 2 期垂直管内高质量流速超临界CO 2换热特性朱兵国，巩楷刚，彭斌（兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州 730050）摘要：利用已有的流动传热实验数据，对不同湍流模型预测超临界CO 2（S-CO 2）传热能力进行了评价及选取，确定了SST k -ω 湍流模型为最优模型。
分析了入口温度、热流密度、质量流速、浮升力和流动加速效应对内径为10mm 的垂直加热管内S-CO 2的对流传热特性的影响。
结果表明：在一些工况条件下Bu <10-5、Bu *<5.6×10-7和K v <3×10-6并不满足，表明浮升力和流动加速度效应并不能解释高质量流速下的数值模拟结果。
基于超临界类沸腾理论，建立了垂直加热管内S-CO 2类沸腾传热模型，并阐述了S-CO 2传热恶化现象，径向方向上S-CO 2热物性和湍流的详细分布表明超临界传热受类气膜的厚度、类气膜的热性质和近壁区湍流动能的影响很大，成功解释了S-CO 2在高质量流速下的传热机理。
最后引入超临界沸腾数SBO ，提出了适用高质量流速的传热关联式。
关键词：超临界二氧化碳；高质量流速；传热；关联式；数值计算中图分类号：TK124 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）02-0937-11Heat transfer characteristics of supercritical CO 2 with highmass flux in vertical tubeZHU Bingguo ，GONG Kaigang ，PENG Bin(School of Mechanical & Electronical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China)Abstract: Based on the flow heat transfer experimental data, the ability of different turbulence models to predict heat transfer on supercritical CO 2(S-CO 2) was evaluated and selected, and the SST k -ω turbulence model was confirmed as the optimal model. The effects of inlet temperature, heat flux, mass flux, buoyancy and flow acceleration on the convective heat transfer characteristics of S-CO 2 were analyzed in a vertical heating tube with an inner diameter of 10mm.The results showed that Bu <10-5, Bu *<5.6×10-7 and K v <3×10-6 were not satisfied in some working conditions, indicating the effects of buoyance and flow acceleration could not explain the heat transfer characteristic at high mass flux. Based on the supercritical boiling theory, the S-CO 2 boiling heat transfer model in vertical heating tube was established, and the deterioration of S-CO 2 heat transfer was described. The detailed distribution of S-CO 2 thermophysical properties and turbulence in the radial direction showed that the supercritical heat transfer was greatly affected by the thickness of the pseudo-gas film, the thermal properties of the quasi-gas film and the turbulent kinetic energy in the near-wall region. The heat transfer mechanism of S-CO 2 at high mass flux was explained successfully. By introducing the supercritical boiling number, a heat transfer correlation formula for high quality flow rate was proposed.Keywords: supercritical CO 2; high mass flux; heat transfer; correction; numerical calculation研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0281收稿日期：2023-02-28；修改稿日期：2023-05-22。
超临界co2
超临界co2
超临界CO2是指压力大于73.8兆帕（750 bar）和温度大于
31.1°C的情况下，CO2处于半固态和气态之间的一种状态。
它把CO2
液体化，从而使其有层状结构，可以像液体一样流动。
这也是它的名
字“超临界”的由来，表明它在临界温度和压力之外的一种特殊形式。
由于超临界CO2具有丰富的溶剂性能，在制备高纯度的溶液时，它的
有效性、可控性和安全性优于其它溶剂，是当今技术发展的一个方向，例如在生物工程中，也有应用于蛋白质、核酸、细胞工程和药物研究
等诸多领域。
超临界CO2 的特点：
一、体积小：超临界CO2的体积小，可缩小反应系统，使反应速
度增加，成本降低。
二、溶解性强：超临界CO2具有很强的溶解性能，可以解析并反
应各种有机化合物，因此在合成新药和其他物质中有重要的作用。
三、毒性低：超临界CO2的毒性极低，不易对人体和环境产生不
良影响。
四、可控性强：超临界CO2可以调节温度、压力和混合比例，从
而调节反应速率和产物组成，可增加反应的收率。
超临界CO2作为一种非常有效的溶剂，它在许多领域，如制药、
造纸、催化反应、生物反应、农业和食品加工等，都有广泛的应用前景。
超临界二氧化碳异常传热机理与抑制传热恶化方法研究
一、概述传热是热力学中重要的研究领域，其在工业生产、能源利用、环境保护等方面具有重要意义。
而超临界二氧化碳在传热过程中，常常出现传热恶化现象，对传热效率和设备稳定性造成影响。
探究超临界二氧化碳传热机理与抑制传热恶化方法具有重要的研究价值。
二、超临界二氧化碳传热机理1. 超临界二氧化碳的特性超临界状态下的二氧化碳具有较高的温度和压力，密度较大、粘度较小、热物性变化显著等特点，这些特性对传热具有重要影响。
2. 传热机理超临界二氧化碳的传热机理主要包括对流传热、强制对流传热、自然对流传热等方式，其中，对流传热是其传热过程的主要方式。
3. 传热恶化现象在超临界二氧化碳传热过程中，会出现传热恶化现象，即传热系数突然减小或传热效果急剧下降，这对设备稳定性和传热效率造成不利影响。
三、超临界二氧化碳传热恶化机理1. 流体不稳定性超临界二氧化碳在流动过程中，会受到流体不稳定性的影响，导致传热恶化现象的发生。
2. 墙面效应墙面效应是超临界二氧化碳传热恶化的另一重要原因，墙面效应会改变流体的流动状态和传热特性，从而导致传热恶化。
四、超临界二氧化碳传热恶化抑制方法1. 使用添加剂在超临界二氧化碳传热过程中添加适量的添加剂，能够改善流体的稳定性，抑制传热恶化。
2. 改善流道结构通过改变传热设备的流道结构，优化流体的流动状态，降低流体的不稳定性，从而抑制传热恶化的发生。
3. 控制操作参数通过合理调节超临界二氧化碳传热设备的操作参数，如温度、压力等，能够有效地抑制传热恶化的发生。
五、结论超临界二氧化碳传热机理与抑制传热恶化方法的研究对于提高传热效率，改善设备稳定性具有重要意义。
通过深入探究超临界二氧化碳的特性、传热机理和恶化机理，以及研究相应的抑制传热恶化方法，可为相关领域的工程应用提供重要的参考和指导。
未来在该领域还需进一步深入的研究和探讨，以期取得更加显著的研究成果。
六、超临界二氧化碳传热实验研究1. 实验设备为了更加深入地了解超临界二氧化碳传热的机理和恶化现象，进行了一系列的传热实验研究。
超临界CO2输送管材防腐技术分析
超临界 CO 2 输送管材防腐技术分析摘要综述了超临界CO2输送管道的腐蚀机理及防护手段，重点论述了耐蚀管材、内涂层技术、加注缓蚀剂技术等管材防腐蚀技术的研究现状，对比分析了不同技术的优缺点，指出了目前超临界CO2输送管道研究的局限性，展望了未来超临界CO2方面的研究方向。
关键词：超临界CO2；管道；腐蚀；防护；涂层；缓蚀剂在未来较长的一段时间里，石油、天然气等化石燃料仍然是人类社会发展主要能源之一。
但是，这些化石燃料在燃烧使用过程中会产生大量的CO2等温室气体，导致气候变暖等环境问题。
碳的捕捉与封存技术(CCS)是减少大气中CO2存量的有效手段之一。
它主要是将火力发电厂、火力供热站等工厂所排放的CO2废气通过设备捕捉、管道(或车船)输送最终到达地下废弃矿区或空层进行长时间封存，或者将这些CO2作为驱油剂注入至低产、难产等油井中，以提高原油开采率，即CO2提高采收率技术(CO2-EOR技术)。
CO2-EOR技术是石油领域相对成熟的技术。
目前全球正在运营的CO2驱油项目近200个，年驱油产量近1.6×107t。
1958年美国大西洋石油公司发现CO2可以改善原油流动性，并且进行了世界上第一次CO2采/驱油试验，目前全世界拥有运行(或在建)的CO2驱油管线超过6000km。
美国管道与危险物品安全管理局(PHMSA)统计报告显示，1992~2013年间，全美共发生64起CO2输送管道泄露事故，而管道的腐蚀破坏失效(占23.6%)和材料、焊接或装备失效(占24.1%)是引发这些事故的主要原因。
CO2的临界压力为7.38MPa、温度为31.1℃、临界密度为0.448g/cm3。
将捕捉收集的CO2升温加压至超临界态，然后经管道输送至油气田或地下空层等目标地点是目前认为较方便、经济的一种输送手段。
并且在石油钻采过程中，井内压力往往在数十兆帕以上，温度高达几十摄氏度，此时CO2也处于超临界状态。
超临界CO2具有高压缩性、高扩散性和低粘度的特性，它在水中的溶解度远高于非超临界态。