超臨界二氧化碳板式熱交換器之半經驗數值分析

Semi-Empirical Numerical Analysis of Plate Heat Exchangers Using Supercritical Carbon Dioxide

許幼新

指導教授 ： 許文震

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2010年)

摘要

近年來全球暖化對氣候的影響日漸增加，溫室氣體排放的議題也益加重要。現今常用的HFC冷媒雖已無臭氧層破壞的隱憂，但它們相對較高的暖化係數及長半衰期仍有可能對氣候造成衝擊。二氧化碳由於暖化係數、毒性、爆炸性低，近年來漸漸成為冷凍研究領域上的主流之一。
本文旨在研究二氧化碳冷媒於U型板式熱交換器分流的研究。首先將板式熱交換器內各流道切割為若干控制體積，藉由質量、能量、動量守恆的方式求出各控制體積內的值。其中壓損和熱傳的情況以經驗修正式描述，其餘參數皆以解析的方法表示，將所有參數列為代數方程組。由於二氧化碳在操作點上，各項熱力及輸送性質會有極大的變化，本研究分別以最優化法和商用軟體來分析超臨界二氧化碳在熱交換器各板片中的分流情形。
在絕熱的條件之下的模擬結果，發現各板片的流量分布趨勢大致上和一般等性質流體相同。而在熱傳條件的模擬，則顯示了因分、匯流管內流體密度的差異，將會對流量的分布造成影響，使其異於等性質流體的分布情形。

關鍵字

超臨界二氧化碳 ； 板式熱交換器

參考文獻

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