超临界二氧化碳套管换热性能装置研究.pdf

机械研究与应用?2015年第2期(第28卷,总第136期)
研究与分析
超临界二氧化碳套管换热性能装置硏究
王迪
(上海市特种设备监督检验技术研究院,上海200333)
摘要:搭建一台套管式换热管的装置,此装置可实现对冷热流体进出口温度和压力的测量。该装置为可装卸式,由
外管、进口段、出ロ段和内管组成。外管为内径15mm,壁厚3mm的铜管,内管为内径10mm,壁厚1.5mm的铜管,内
管又分为单直管、三直管、单螺旋管和双螺旋管四种,通过简单的拆卸和安装,本装置上能够安装不同形式的换热内
管。该套管装置安装在跨临界二氧化碳热泵气冷器上,由热泵提供热流体即超临界二氧化碳,由焾差实验室恒温水
系统提供冷流体水。本文在8MPa、9MPa、10MPa压カ下,进水温度9℃、15℃、29℃的工况下,分别对四种不同套管
換热器进行了工程应用,应用结果表明二氧化碳流量均为0.01~0.03kg/s,水流量为0.05kgy/s。
关键词:換热性能;工程设计;套管;二氧化碳;超临界
中图分类号:THI82
文献标志码:A
文章编号:1007-4414(2015)02-0023-05
Research on Heat Exchange Performance of Supercritical Carbon Dioxide Drivepipe
WANG Di
(Shanghai Special Equipment Supervision and Inspection Technology Institute, Shanghai 200333, Chin
Abstract: A kind of device about the heat exchange tube with the type of drivepipe is built in this paper, which could be used
to measure the temperature and pressure of the hot and cold fluid in the inlet and outlet. And this device is detachable, which
is made of outer pipe, inlet, outlet and inner pipe. The outer pipe is a kind of cooper pipe with the inner diameter of 15mm
and wall thickness of 3mm; and the inner pipe is a kind of cooper pipe with the inner diameter of 10mm and wall thickness of
1.5mm. The inner pipe can be divided into four types including single straight pipe, triple straight pipe, single spiral pipe
and double spiral pipe. Different heat exchange inner pipe can be set up on the device with simple demolition and installation
This drivepipe is installed on the heat pump air cooler of the supereritical carbon dioxide. The hot fluid (supereritical carbon
dioxide is supported by the heat pump, and the cold fluid water is supported by the water system with constant temperature
The four kinds of drivepipe heat exchange device are tested respectively with the pressure of Mpa, 9 Mpa and 10 Mpa, and
the water temperature of 9 C, 1 C and 29 C. The results show that the flow quantity of the carbon dioxide is.01-0.03 k/
s and the flow quantity of the water is 0.05 kg/s
Key words: heat exchange performance; engineering design; drivepipe; carbon dioxide; supercritical
的整体性能,具有重要的学术意义和实用价值。
巾于超临界二氧化碳换热器中,二氧化碳物性变1系统构架
化大,两种流体的物性和热力性质差异较大,换热器
本な管换热器中,冷流体为水,热流体为二氧化
的流动和换热情况较复杂,因此超临界二氧化碳换热碳,在木装置中包含4块组成部分,如图1所示
器的设计一直是研究领域内的热点,其中对适用于超
炲差计量室
跨临界二氧化
临界二氧化碳的最仕换热管形式是热点中的重点,近
超临界二氧
碳热泵装置
些年米有许多学者进行了大量研究,研究了多种不同
化碳换热管
装置
的换热管,如三角管,方管,多孔介质等。在二氧化碳
制冷或热泵系统中,二氧化碳存在超临界和亚临界两
数据采集和
个过程,其中超临界状态的物性变化很大,换热机理
记录系统
比较复杂,不能用一般换热理论解释换热和流动的现
图1超临界二瓴化碳套管换热性能构架
象,在堄有超临界换热器设计卒往往参照一般换热理
论,从而换热器的效率不高。通过对超临外二氧化碳
换热管的研究就是为超临界二氧化碳换热器的设计
首先,主体足超临界二氧化碳换热管装置,该装
提供理论基础,有助于提升二氧化碳制冷和热泵系统
置是针对本课题专门设计的,它可以安装和拆卸多种
换热内管。其次,还有其他两个装置,它们分别是焓
*收稿日期:2015-03-09
作者简介:1.迪(1977-),男,山东菜州人,T工程师,主要从当锅、F力容器产品监检方面的工作。