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煤岩水压裂缝扩展行为特性研究 被引量：115
1
作者 邓广哲 王世斌 黄炳香 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第20期3489-3493,共5页
对坚硬煤体预裂中存在的问题,采用地应力场控制下水压致裂的方法,通过来自铜川矿区的九块大型煤块试件,研究了水压裂缝扩展行为的控制参数。在此基础上对水压裂缝的形成、扩展与煤体渗透性改变、水压作用的关系,进行了系统试验研究。克... 对坚硬煤体预裂中存在的问题,采用地应力场控制下水压致裂的方法,通过来自铜川矿区的九块大型煤块试件,研究了水压裂缝扩展行为的控制参数。在此基础上对水压裂缝的形成、扩展与煤体渗透性改变、水压作用的关系,进行了系统试验研究。克服了常规小试件试验的局限性,建立了起始渗透压力和最大破坏压力与煤样裂缝扩展变化过程的对应关系,研究了水压裂缝破坏煤体结构的力学机制,为解决煤岩体介质材料中水压裂缝扩展行为控制提供了科学依据。试验表明,本文结果中水压裂缝扩展控制参数对改善顶煤预裂设计效果具有实际意义。 展开更多
关键词 岩石力学 水压致裂 裂缝扩展 模拟试验
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煤岩体水力致裂弱化技术及其进展 被引量：32
2
作者 黄炳香 邓广哲 刘长友 《中国工程科学》 2007年第4期83-88,共6页
针对煤矿开采中坚硬顶煤(板)冒落性差的问题,讨论了煤矿生产中由此产生的顶煤放出率、冲击矿压、自燃发火和瓦斯积聚等技术难题;分析了坚硬顶煤(板)水力致裂弱化技术的岩体水力致裂裂缝扩展行为规律、渗透压力对裂隙岩体宏细观结构的改... 针对煤矿开采中坚硬顶煤(板)冒落性差的问题,讨论了煤矿生产中由此产生的顶煤放出率、冲击矿压、自燃发火和瓦斯积聚等技术难题;分析了坚硬顶煤(板)水力致裂弱化技术的岩体水力致裂裂缝扩展行为规律、渗透压力对裂隙岩体宏细观结构的改造作用及其宏观力学响应,水压裂缝扩展形态控制技术,钻孔封孔技术和岩体水力致裂弱化的监测监控的研究现状和技术发展趋势。 展开更多
关键词 坚硬顶煤(板) 水力致裂 裂缝扩展 细观结构
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封闭型煤层裂隙地应力场控制水压致裂特性 被引量：22
3
作者 邓广哲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期478-482,共5页
对坚硬顶煤预裂中存在的问题 ,采用在地应力场控制下水力压裂的方法 ,研究了煤层地应力场控制参数 .在此条件下对顶煤中封闭型裂隙扩展与地应力水平、水压作用的关系进行了宏、细观实验分析 ;依据能量原理 ,建立了裂隙煤体注水软化条件... 对坚硬顶煤预裂中存在的问题 ,采用在地应力场控制下水力压裂的方法 ,研究了煤层地应力场控制参数 .在此条件下对顶煤中封闭型裂隙扩展与地应力水平、水压作用的关系进行了宏、细观实验分析 ;依据能量原理 ,建立了裂隙煤体注水软化条件的物理判据表达式 ,给出了煤体表面能的测定方法 .实例说明 。 展开更多
关键词 顶煤 地应力场 封闭裂隙 水力致裂 水压作用 放顶煤开采技术
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圆孔孔壁裂缝水压扩张的压力参数理论分析 被引量：19
4
作者 邓广哲 黄炳香 +1 位作者 王广地 廖红建 《西安科技学院学报》 CAS 北大核心 2003年第4期361-364,共4页
运用水压致裂法和Griffith理论,对地应力场中岩体孔壁水压诱致裂缝扩展过程进行了分析,将孔隙压力作用下孔壁裂纹的扩展过程分为3个阶段,即孔壁破裂、第二次扩展、第三次破裂扩展阶段;且不同的破裂阶段分别对应着不同的水力压力。分析... 运用水压致裂法和Griffith理论,对地应力场中岩体孔壁水压诱致裂缝扩展过程进行了分析,将孔隙压力作用下孔壁裂纹的扩展过程分为3个阶段,即孔壁破裂、第二次扩展、第三次破裂扩展阶段;且不同的破裂阶段分别对应着不同的水力压力。分析了含内压裂纹的扩展压力与原始地应力场及围岩力学特性的关系,随着岩体埋深由浅至深的逐渐增加,水力致裂圆孔的孔壁破裂压力变化由2个阶段过渡为3个阶段,且存在一个钻孔位置的临界埋深。为实际坚硬顶煤水力弱化的试验设计提供了依据。 展开更多
关键词 水压致裂 压力参数 裂纹扩展 地应力场 孔壁裂纹 煤层开采 矿山压力
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煤层裂隙应力场控制渗流特性的模拟实验研究 被引量：17
5
作者 邓广哲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期593-597,共5页
针对坚硬顶煤在地应力场控制下水力压裂方法中存在的问题 ,通过压水实验详细研究了应力控制下煤体中开放型裂隙渗流特征与毛细管力、裂隙开度、应力水平及注水压力的关系 ,建立了应力场中裂隙渗透性规律 ,探讨了注水压力对开放型裂隙开... 针对坚硬顶煤在地应力场控制下水力压裂方法中存在的问题 ,通过压水实验详细研究了应力控制下煤体中开放型裂隙渗流特征与毛细管力、裂隙开度、应力水平及注水压力的关系 ,建立了应力场中裂隙渗透性规律 ,探讨了注水压力对开放型裂隙开度及隙流状态参数的影响关系 .实测结果表明 ,在煤体卸压区的不同出水点 ,开放型裂缝泄漏流量不同 :距注水测点 3 5m处流量小于 7% ,距注水点 2 5m处流量小于 8% ;距注水点 1 5m内小于 19% .本模型对于煤体水压致裂控制参数选择以及改善顶煤采出率具有实用价值 . 展开更多
关键词 坚硬煤体 应力控制 渗流 煤层 裂隙 应力场 放顶煤开采 预注水 模拟 实验
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煤层定向水压致裂机理研究 被引量：21
6
作者 邓广哲 王有熙 《西安科技大学学报》 CAS 2014年第6期664-669,共6页
随着中国煤矿开采规模、深度及强度的逐年加大,为进一步保障安全生产环境、降低安全事故发生的频度和烈度、提高资源回收率,煤层水压致裂的可控性是目前亟待研究的重要问题之一。煤层定向水压致裂技术利用钻孔煤层中的裂隙作为导向裂隙... 随着中国煤矿开采规模、深度及强度的逐年加大,为进一步保障安全生产环境、降低安全事故发生的频度和烈度、提高资源回收率,煤层水压致裂的可控性是目前亟待研究的重要问题之一。煤层定向水压致裂技术利用钻孔煤层中的裂隙作为导向裂隙,在围岩应力与注水压力共同作用下,引导岩层破坏方向。基于水压致裂单裂隙压剪模型及断裂力学理论推导出定向水压致裂临界水压力,对煤层定向水压致裂机理进行研究。研究结果表明,定向裂隙的存在使得煤层水压致裂位置发生偏移,定向裂隙的角度和长度是影响煤层水压致裂破坏方向和临界注水压力的主要因素,这为煤层水压致裂可控性提供理论基础。 展开更多
关键词 煤层 定向 水压致裂
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蠕变裂隙扩展与岩石长时强度效应实验研究 被引量：15
7
作者 邓广哲 朱维申 《实验力学》 CSCD 北大核心 2002年第2期177-183,共7页
本文对岩体强度弱化与裂隙蠕变断裂行为之间基本关系 ,应用实验手段 ,从宏观、细观等角度进行了对比研究 ,得到了裂隙岩体强度弱化与裂隙扩展过程之间的基本关系 。
关键词 强度效应 裂隙岩体 蠕变断裂 稳定性分析
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放顶煤采场上覆岩层运动和破坏规律研究 被引量：9
8
作者 邓广哲 《矿山压力与顶板管理》 1994年第2期23-26,42,共5页
本文通过放顶煤现场实践和立体相似模拟分析，初步总结探讨了放顶煤采场上覆岩层运动拱结构特征及其矿压和控制规律，借鉴了拱壳结构力学分析手段，对放顶煤采场上覆岩层形成拱结构从宏观上作了初步分析。
关键词 放顶煤 采场 拱结构 岩层移动
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矿山高陡边坡崩塌灾害演化的成因分析 被引量：15
9
作者 邓广哲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第S2期45-48,共4页
结合铜川市区自然地理地貌条件,分析了市区所属黄土坡地、矿区高陡山体边坡下煤层开采引发的环境岩土工程问题。对矿区高陡山体边坡崩塌环境灾害的影响因素进行了分类分析;对矿区开采与地表移动变形和高边坡崩塌灾害演化形成的机理进行... 结合铜川市区自然地理地貌条件,分析了市区所属黄土坡地、矿区高陡山体边坡下煤层开采引发的环境岩土工程问题。对矿区高陡山体边坡崩塌环境灾害的影响因素进行了分类分析;对矿区开采与地表移动变形和高边坡崩塌灾害演化形成的机理进行了分析。结合实例,应用 CEPDF 程序模拟计算,研究结果对于铜川市区条件下高陡山体边坡灾害防治有一定参考价值。 展开更多
关键词 铜川矿区 山体边坡 崩塌灾害 模拟预测
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温度影响下北山花岗岩蠕变断裂特性研究 被引量：8
10
作者 黄炳香 邓广哲 王广地 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第S2期203-206,共4页
选择甘肃北山花岗岩为研究对象,利用改进的三点弯曲试验对花岗岩在温度影响下的蠕变断裂特性进行了初步的试验研究,并分析了应力-应变曲线的变化特点, 得到了200 ℃下北山花岗岩蠕变全过程曲线,研究了北山花岗岩断裂韧度随温度的变化规... 选择甘肃北山花岗岩为研究对象,利用改进的三点弯曲试验对花岗岩在温度影响下的蠕变断裂特性进行了初步的试验研究,并分析了应力-应变曲线的变化特点, 得到了200 ℃下北山花岗岩蠕变全过程曲线,研究了北山花岗岩断裂韧度随温度的变化规律, 75 ℃时断裂韧度出现极值,在200 ℃以后呈下降趋势。 展开更多
关键词 北山花岗岩 温度效应 三点弯曲 蠕变断裂
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北山花岗岩热粘弹性流变特性分析 被引量：14
11
作者 邓广哲 王广地 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期4368-4372,共5页
采用改进的岩石热粘弹性流变模型研究了我国甘肃北山花岗岩在温度影响下的流变特性,给出了流变模型参数在不同温度和时间影响下的变化规律,分析了北山花岗岩蠕变参数(蠕变柔量、蠕变行为时温影响因子、延迟时间)和松弛参数(松弛模量、... 采用改进的岩石热粘弹性流变模型研究了我国甘肃北山花岗岩在温度影响下的流变特性,给出了流变模型参数在不同温度和时间影响下的变化规律,分析了北山花岗岩蠕变参数(蠕变柔量、蠕变行为时温影响因子、延迟时间)和松弛参数(松弛模量、温度对松弛行为的影响因子、松弛时间)及其随温度的变化规律。 展开更多
关键词 岩石力学 北山花岗岩 温度效应 粘弹性 蠕变 松弛
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裂隙隧道围岩动态损伤特性分析 被引量：9
12
作者 邓广哲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期440-442,共3页
针对隧道工程中破碎围岩钻爆施工时爆破荷载影响作用的分析与实践调查，引入反映裂隙围岩钻爆影响的损伤演化模型，模拟动荷载作用的影响。针对不同频率情况，可以预先有效地确定围岩破坏状态，决策开挖初期支护方案的有效形式；也为裂... 针对隧道工程中破碎围岩钻爆施工时爆破荷载影响作用的分析与实践调查，引入反映裂隙围岩钻爆影响的损伤演化模型，模拟动荷载作用的影响。针对不同频率情况，可以预先有效地确定围岩破坏状态，决策开挖初期支护方案的有效形式；也为裂隙围岩全断面掘进机掘进、初撑力确定及支护方式选择，提供了一种有效的预测方法。 展开更多
关键词 裂隙岩体 动态损伤 初撑力 隧道 围岩 钻爆法施工
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煤层注水破坏机理的能量耗散分析 被引量：13
13
作者 王有熙 邓广哲 《西安科技大学学报》 CAS 2013年第2期143-148,共6页
文中基于注水煤层内变量不可逆的热力学理论框架,从能量交换的角度出发,研究了注水煤体变形破坏过程的能量耗散、能量释放与煤岩体强度变化的内在联系,揭示均布应力场中煤层注水软化的损伤破坏机理。推导出各向等压条件下注水过程的煤... 文中基于注水煤层内变量不可逆的热力学理论框架,从能量交换的角度出发,研究了注水煤体变形破坏过程的能量耗散、能量释放与煤岩体强度变化的内在联系,揭示均布应力场中煤层注水软化的损伤破坏机理。推导出各向等压条件下注水过程的煤体受损破坏的临界注水压力和塑性区半径表达式,并与经典水力致裂临界水压关系式进行了比较分析。通过试验结果对比,证明多孔介质煤层钻孔注水临界破坏参数的可靠性。 展开更多
关键词 煤层注水 破坏机理 能量耗散 临界注水压力
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厚煤层综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究 被引量：11
14
作者 高林生 邓广哲 +1 位作者 索永录 邱海涛 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第12期1-6,共6页
厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理... 厚煤层放顶煤开采实践中,区段煤柱留设宽度与巷道围岩的稳定性相关性极大,区段煤柱留设较小时巷道围岩稳定性较差,受回采影响易发生巷帮外挤、顶板冒落等事故,而煤柱宽度留设过大则造成资源极大浪费。以高河煤矿西一盘区为工程背景,理论分析了巷道围岩变形大的原因,采用数值模拟的方法研究了采空区侧向的应力分布特征、位移变形规律、破坏特征。现场监测数据表明,工作面超前90 m范围外围岩变形缓慢,巷道顶底板及两帮最大变形量均小于50 mm,超前工作面90 m的影响范围内,巷道受到超前集中应力影响而变形剧烈;巷道顶、底板移近量最大为848 mm,两帮移近量最大为583 mm,区段煤柱优化后,巷道变形较优化前有了显著的降低,巷道顶、底板移近量降低了43.76%,两帮移近量降低了35.93%,综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素,确定厚煤层综放工作面区段煤柱宽度为32 m。 展开更多
关键词 综放开采 煤柱宽度 煤体稳定性 围岩应力
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硬煤裂隙能量补偿原理与应用 被引量：6
15
作者 邓广哲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期440-443,共4页
针对硬煤顶煤冒放性问题 ,从理论上系统分析了顶煤破坏裂缝发展、传播条件 ,阐明了为提高顶煤冒放性 ,采用预松动措施促进煤体裂隙扩展能量补偿的设计原理和参数。通过两种实例分析 ,说明了能量补偿原理的应用效果和前景。
关键词 坚硬顶煤 冒放性 裂隙扩展 能量补偿
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基于锚固复合承载体理论的软岩巷道围岩控制 被引量：8
16
作者 高林生 邓广哲 +3 位作者 张明磊 赵启峰 丁映月 张尔辉 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2021年第7期140-144,共5页
深部软岩巷道一直是煤矿巷道围岩控制的难题。针对贵州盘江恒普煤业21126运输巷掘进期间围岩变形剧烈、多次维修但效果有限、严重影响施工安全和掘进进度的难题,采用锚固复合承载体理论计算了锚固复合承载体的承载能力,分析了巷道破坏... 深部软岩巷道一直是煤矿巷道围岩控制的难题。针对贵州盘江恒普煤业21126运输巷掘进期间围岩变形剧烈、多次维修但效果有限、严重影响施工安全和掘进进度的难题,采用锚固复合承载体理论计算了锚固复合承载体的承载能力,分析了巷道破坏的原因,提出了巷道支护参数优化方案。数值模拟和现场应用验证结果表明,巷道变形较优化前有了显著降低,巷道掘进约22 d左右,围岩变形速度大幅降低;32 d内巷道顶板下沉量为127 mm,底鼓量为73mm,两帮移近量为256mm,围岩变形基本稳定。满足了巷道围岩稳定性控制的需要,为软岩巷道围岩的控制和支护技术提供了借鉴和指导。 展开更多
关键词 大变形 软岩 锚固复合承载体 巷道围岩控制
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注水对顶煤强度及冒放性的影响机理研究 被引量：7
17
作者 郝珠成 邓广哲 +1 位作者 吴学松 祃连兴 《西安科技大学学报》 CAS 2012年第5期571-575,共5页
针对注水后煤层强度降低及顶煤冒放性增加的机理,引用Mohr-Coulomb强度准则构建水理性分析模型,并采用大量煤样岩石力学试验方法,分析了水对煤体单轴抗压强度和剪切参数的影响作用,得出了降低煤体强度、增加顶煤的冒放性与煤层注水水压... 针对注水后煤层强度降低及顶煤冒放性增加的机理,引用Mohr-Coulomb强度准则构建水理性分析模型,并采用大量煤样岩石力学试验方法,分析了水对煤体单轴抗压强度和剪切参数的影响作用,得出了降低煤体强度、增加顶煤的冒放性与煤层注水水压力和孔隙压力系数的关系,分析了煤层注水对顶煤强度及冒放性的影响因素。结合碱沟煤矿急倾斜坚硬特厚煤层综放开采条件,进行了顶煤注水弱化试验,验证了模型的合理性。 展开更多
关键词 Mohr-Coulomb强度准则 顶煤强度 顶煤冒放性
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低渗煤层水力割缝钻孔抽采影响半径 被引量：6
18
作者 邓广哲 刘文静 +3 位作者 李刚 贺斌雷 杨琛 梁少剑 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期619-628,共10页
为了研究低透气性煤层超高压水力割缝钻孔瓦斯抽采半径的影响因素,以彬长矿区孟村矿401102工作面4#低渗煤层为研究对象,通过理论分析建立超高压水力割缝钻孔的裂隙扩展-渗流模型,分析水力割缝钻孔塑性区宽度及高压水的渗流范围。采用COM... 为了研究低透气性煤层超高压水力割缝钻孔瓦斯抽采半径的影响因素,以彬长矿区孟村矿401102工作面4#低渗煤层为研究对象,通过理论分析建立超高压水力割缝钻孔的裂隙扩展-渗流模型,分析水力割缝钻孔塑性区宽度及高压水的渗流范围。采用COMSOL Multiphysics多场耦合软件进行数值模拟,选取割缝半径、抽采时间、瓦斯压力、渗透率作为主要影响因素,分析不同影响因素条件下瓦斯抽采半径的变化规律,并进行现场测试试验,检验数值模拟的合理性。结果表明:水力割缝钻孔的瓦斯抽采影响范围主要为四周煤体破裂产生的次生裂隙及高压水经过次生裂隙渗流的影响范围;割缝半径、渗透率、抽采时间、瓦斯压力的变化对瓦斯抽采半径有显著影响,且随着影响因素逐渐增大,瓦斯抽采半径均呈现逐渐增大的趋势;割缝钻孔瓦斯抽采半径与各影响因素之间均呈现一种对数函数的关系;通过现场测试超高压水力割缝瓦斯抽采影响半径约为4~5 m,与数值模拟的结论基本保持一致。 展开更多
关键词 卸压增透 渗流机制 裂隙演化 瓦斯压力范围 抽采影响半径
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核岩土环境工程问题及研究现状 被引量：2
19
作者 邓广哲 杨梅忠 《西安科技学院学报》 2000年第4期293-298,共6页
核废料地下贮置问题是环境岩土工程的一个重要分支。本文通过核贮置环境系统分析 ,提出了核环境岩土问题研究的 6种主要形式 ;对国内外研究现状进行了阐述 ;为研究防止核废料污染进入生物圈影响人居环境提供了有效方法依据 ,并对核废料... 核废料地下贮置问题是环境岩土工程的一个重要分支。本文通过核贮置环境系统分析 ,提出了核环境岩土问题研究的 6种主要形式 ;对国内外研究现状进行了阐述 ;为研究防止核废料污染进入生物圈影响人居环境提供了有效方法依据 ,并对核废料贮置选址、设计具有重要理论和实际意义。 展开更多
关键词 核废料 环境岩土工程 裂隙岩体 围岩 热应力 地下水
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碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器传热规律
20
作者 马亮 邓广哲 +3 位作者 王守印 蔚斐 高亮 袁超 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期467-477,共11页
在“双碳”目标背景下,探索CO_(2)高效地质封存和高能利用途径,是CO_(2)减排研究的热点问题。基于CO_(2)多相态变化特性以及能源利用方面表现出的安全环保及成本优势,提出一种新型碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器,并建立了数值仿真模型,... 在“双碳”目标背景下,探索CO_(2)高效地质封存和高能利用途径,是CO_(2)减排研究的热点问题。基于CO_(2)多相态变化特性以及能源利用方面表现出的安全环保及成本优势,提出一种新型碳封存超临界CO_(2)螺旋管换热器,并建立了数值仿真模型,以5℃条件下CO_(2)为对象,设计水作为载热流体的换热方案,研究了螺旋换热器在不同水温作用下对CO_(2)的温度、压力及其热应力耦合变化规律。结果表明:随着水热流体温度的增加,CO_(2)的升温速率与水温成正比,CO_(2)输出温度与水热流体温度呈正相关变化;与CO_(2)传热效率相比,受CO_(2)相变吸热影响导致水热流体传热效率较慢,水热流体传热与温度变化成正比;初始水温升高,CO_(2)相变速度明显增加,流量对CO_(2)相变吸热影响较大,水热流体的体积流量与CO_(2)温度变化呈负相关;受CO_(2)升温吸热影响,水热流体的耗散温度与CO_(2)吸热温度成正比;当管径和入口压力恒定情况下,100℃的水热流体与CO_(2)进行换热可以较好地满足CO_(2)相变吸热的要求。试验验证了水热流体螺旋管换热器的有效性和便捷性,研究为超临界CO_(2)螺旋式换热器的设计提供了依据。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 螺旋管换热器 水热交换 传热 数值模拟
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