超临界压力水在水平同心套管间自然对流换热研究.docx

超临界压力水在水平同心套管间自然对流换热研究
超临界压力水在水平同心套管间自然对流换热研究
摘要：本论文研究超临界压力水在水平同心套管间的自然对流换热过程。通过分析理论模型和数值模拟结果，揭示了超临界压力水自然对流换热的特点，并提出了一种改进换热效率的方法。本研究对于超临界压力水在工程应用中的热传输能力提供了理论基础和参考依据。
引言：
超临界压力水是指在临界温度以上但为超过临界压力的水。由于其独特的物理性质，超临界压力水在工程应用中具有广泛的潜力，尤其是在核能领域和燃料电池等领域。然而，超临界压力水的换热特性相对复杂，其热传输机制和流动规律仍然不够清楚。因此，研究超临界压力水的自然对流换热过程对于优化工程设计和效率提升具有重要意义。
方法：
本研究采用理论模型和数值模拟相结合的方法来研究超临界压力水在水平同心套管间的自然对流换热过程。首先，我们通过理论分析和实验数据得到了超临界压力水的换热参数，包括热传导系数和热扩散系数等。然后，基于这些参数，我们建立了一个三维数值模型来模拟超临界压力水在水平同心套管间的换热过程。最后，通过数值模拟结果得出了超临界压力水的温度分布和换热效果。
结果：
通过理论模型和数值模拟，我们得出了超临界压力水在水平同心套管间的自然对流换热特性。与常规流体相比，超临界压力水的换热效率明显提高。这是由于超临界压力水具有较高的比热容和低的粘度，使得其在流动过程中能够更有效地吸收和释放热量。此外，超临界压力水的换热效果还受到流体流动速度和温度差等因素的影响。
讨论：
本研究还讨论了超临界压力水自然对流换热中的问题和挑战。这包括流体流动稳定性、界面传热和换热器设计等方面。在研究超临界压力水自然对流换热过程的同时，我们提出了一种改进换热效率的方法。这是通过调整套管的结构和增加换热表面积来实现的。
结论：
超临界压力水在水平同心套管间的自然对流换热过程具有较高的换热效率。本研究通过理论分析和数值模拟揭示了超临界压力水自然对流换热的特点，并提出了一种改进换热效率的方法。这对于超临界压力水在工程应用中的热传输能力提供了理论基础和参考依据。此外，本研究还为后续研究提供了一定的指导和启示。
参考文献：
1.Liu,B.,Zhao,Y.,Wang,Q.,&Ma,L.(2018).Experimentalinvestigationontheflowandheattransfercharacteristicsofsupercriticalwaterinhorizontalconcentricannuli.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,123,198-206.
2.Cheng,X.,Zhou,Z.,Xu,Z.,&Wang,D.(2019).AnalysisonheattransfercharacteristicsofsupercriticalwaternaturalcirculationbasedonFLUENT.AnnalsofNuclearEnergy,126,560-567.
3.Yu,X.,Yin,M.,Zou,L.,&Yang,S.(2017).Numericalinvestigationonheattransfercharacteristicsofsupercriticalwaterinthehelicallycoiledtube.JournalofThermalScienceandEngineeringApplications,9(1),011012.
4.Cheng,X.,Yang,C.,&Wang,D.(2018).HeattransfercharacteristicsofsupercriticalwaternaturalcirculationinasingleU-tube.AnnalsofNuclearEnergy,120,172-180.
5.Zhang,J.,Yuan,D.,Liao,Y.,&Li,J.(2019).Numericalinvestigationonheattransfercharacteristicsofsupercriticalwaterinhorizontalconcentricannuli.AppliedThermalEngineering,150,990-997.