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题目:高温高压有机工质粘度测量方法及流阻特性研究

关键词:有机朗肯循环;有机工质;粘度;流动阻力

  摘要


有机朗肯循环是太阳能低温热发电系统的主要型式之一。其中,有机工质的选择和工质物性数据的准确性及可靠性对于分析太阳能有机朗肯循环低温热发电系统的性能具有重要影响。鉴于此,本论文主要针对高温高压下有机工质的物性研究需求,提出了一种高温高压有机工质的粘度测量方法,同时以有机朗肯循环热发电系统中常用的工质硅油(全称:六甲基二硅氧烷,分子式:C6H18OSi2,简称:MM)为例,测量了其在高温高压下的粘度数值,填补了相关实验数据的空白。此外,本文还对有机工质MM在圆形管道内流阻特性进行了实验研究,分析了其阻力压降随压力、质量流量和温度的变化规律,以及弯曲效应对绝热流阻的影响规律,为有机朗肯循环热发电系统中回热器、加热器等系统关键部件的设计提供理论依据和数据支持。

主要研究结果有:

1、提出了一种适用于高温高压有机工质的粘度测量方法并搭建了测量实验台。测

量了有机工质MM在压力范围1MPa~3MPa,温度范围为300K~410K的动力粘度值和运动粘度值,填补了相关实验数据空白。

2、以有机工质MM为对象,分析了其在圆形管道内的流阻特性,获得了压力、温度和质量流量对摩擦压降的影响规律。结果表明:圆直管内摩擦压降随着压力和质量流量的升高而单调减小。随温度的升高则呈现出先减小后增大的变化规律。同时获得了圆直管道内摩擦阻力系数的变化规律。在各个压力下,阻力系数随温度的升高而减小。在拟临界温度前后有着显著不同的变化规律。在各质量流量下,压力对阻力系数影响比较小,压力越大的摩擦阻力系数开始迅速减小时所对应的温度越高。

3、螺旋管的总压降可以表示为相同长度直管的摩擦压降与转弯区局部损失之和,

转弯区局部损失主要由于流道弯曲时产生的分离和二次流引起。螺旋管的局部损失系数随着温度的升高而减小,随着质量流量的增大而减小,但随着温度越来越高,这种变化幅度趋于平缓。

4、基于MM的实测物性数据,给出了其在高温高压下直管和螺旋管内流动的阻力系数的经验关系式。