1。2。3 其他介质 5

1。3 本课题的主要内容 6

第二章 超临界流体摩擦压降的研究现状 8

2。1 压降方程 8

2。2 摩擦压降的实验研究 9

2。3 超临界摩擦压降关联式 12

2。4 国内外研究总结 15

2。5 本章小结 16

第三章 超临界压力下管内流动摩擦压降特性研究 17

3。1使用的软件介绍 17

3。1。1图像数据化处理软件 17

3。1。2 REFPROP 17

3。1。3 MATLAB 18

3。2实验数据收集和整理 19

3。3超临界流体管内流动摩擦压降关系式评价 19

3。4新关联式的建立 22

3。4。1最小二乘法 22

3。4。2拟合过程及结果 22

3。5本章小结 24

第四章 超临界流体摩擦压降计算软件开发 25

4。1 MATLAB GUI 25

4。2超临界流体摩擦压降计算软件设计 27

4。2。1主界面设计 27

4。2。2 子界面设计 28

4。3 本章小结 30

结论与展望 31

致谢 32

参考文献 33

第一章  绪论

1。1 研究背景

我国超临界流体技术经过二十几年的发展，已经进入工业应用阶段。CO2是环保制冷剂，具有无毒、不可燃、安全、稳定等特点，相比对臭氧层有破坏作用的卤代烃极具竞争力，目前已经有很多学者致力于对超临界二氧化碳制冷循环的研究。使用超临界水作为超（超）临界锅炉的工质和新型核反应堆的冷却剂是超临界流体在工业上最主要的应用之一。超临界流体还有其他运用。例如，超临界二氧化碳用于太阳能集热器，超音速飞机可以使用超临界H2做主动冷却，同时一些有前途的制冷剂比如R410A和R404A也可实现跨临界制冷循环[1]。 

纯净物质根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，会发现如果达到特定的温度和压力，会出现液体和气体界面消失的现象，该点被称为临界点。在临界点附近，流体的物性发生剧烈变化。温度及压力均处于临界点以上的流体叫超临界流体（Supercritical fluid，简称SCF）。超临界流体，兼具气体和液体的双重性质和优点，粘度小，接近于气体，而密度又接近于液体，扩散系数为液体的10-100倍，具有良好的溶解特性和传质特性。论文网

超临界流体的流型与传统的单相流有点类似，没有相变发生，在拟临界点区附近热物性会发生急剧变化。在这种情况下，压降很大程度上取决于当地流体温度和壁面温度，因而传统的单相摩擦因子关联式已经不能满足超临界压力下管内流动的摩擦压降计算要求[2]。超临界条件下的摩擦压降关系式多以亚临界单相摩擦压降关系式为基准，再辅以壁面物性与主流体物性之比作为修正[3]。本课题就是对超临界条件下的流动特性进行研究。研究超临界流体的流动特性，首先要了解超临界流体物性参数的变化规律。图1-1给出了超临界不同压力下，CO2的密度、动力粘度、导热系数和比热容随温度的变化[4]。如图1-1（a）所示，在拟临界温度附近，流体的密度急剧下降；如图1-1（b）所示，在拟临界温度附近，流体的动力粘度急剧下降，在远离拟临界温度点时，粘度基本上稳定，此时不同压力下的动力粘度相差不大；如图1-1（c）所示，超临界CO2在压力较小时，其导热系数随温度的变化并不连续，并且急剧下降；如图1-1（d）所示，超临界压力范围内，压力越小，拟临界温度附近的比热的波动越剧烈。