【摘 要】
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有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）发电技术可以充分利用低温余热资源,是提高能源利用率、减少碳排放的一种很有潜力的方案。工质被视为ORC发电系统的血液,其热物理性质和传热特性对ORC系统的性能有显著影响。但目前在ORC系统的应用研究中,有机工质在中高温条件下传热特性研究尚不够充分,相关的实验数据较少,传热机理尚需进一步揭示,因此本文开展有机工质中高温流动沸腾传热特性研
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目《基于分液冷凝主动调控非共沸工质组份的有机朗肯循环》（No. 51876043）； 重点项目《中低温热能高效利用非共沸工质朗肯循环基础研究》（No. 51736005）；
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有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）发电技术可以充分利用低温余热资源,是提高能源利用率、减少碳排放的一种很有潜力的方案。工质被视为ORC发电系统的血液,其热物理性质和传热特性对ORC系统的性能有显著影响。但目前在ORC系统的应用研究中,有机工质在中高温条件下传热特性研究尚不够充分,相关的实验数据较少,传热机理尚需进一步揭示,因此本文开展有机工质中高温流动沸腾传热特性研究,基于数值模拟辅助解释和揭示传热流动现象和规律,扩展有机工质中高温传热流动数据库。主要研究内容如下:（1）介绍了有机工质流动传热实验系统的组成、实验原理、实验过程、实验数据处理方法和实验不确定度分析;开展了热平衡实验和单相换热实验,验证了实验装置的可靠性与实验测量的准确性;建立了有机工质传热流动数值模拟模型,包括网格划分、沸腾模型以及湍流模型的选择、边界条件以及求解方法,并进行了网格无关性验证和模型精度验证。（2）开展了有机工质R245fa与R152a在水平管中高温流动沸腾传热特性的实验研究,结合数值模拟研究了干度、质量流速和蒸发温度对流动沸腾传热系数的影响规律及传热机理,获得了R245fa和R152a流动沸腾传热系数受各因素的影响程度和变化趋势。结果表明,R245fa和R152a的流动沸腾传热系数均受质量流速、干度和蒸发温度的影响,并且受干度的影响最大。（3）比较了R245fa和R152a在蒸发温度70℃下的传热性能,分析了传热系数相差的原因;将实验数据与多个传热关联式进行了比较,筛选出较精确的传热关联式;结合实验数据,开展了传热关联式的修正研究,获得了更精确的传热关联式。修正后的关联式对实验值的预测平均绝对偏差为24.32%,73.23%的数据点在±30%以内。
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