垂直管内高质量流速超临界CO_(2)换热特性

作     者：朱兵国 巩楷刚 彭斌 ZHU Bingguo;GONG Kaigang;PENG Bin

作者机构：兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年第43卷第2期

页      面：937-947页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 0707[理学-海洋科学] 0817[工学-化学工程与技术] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：甘肃省自然科学基金(22JR5RA283) 国家自然科学基金(51966009) 兰州理工大学红柳优秀青年基金(07-062310) 

主　　题：超临界二氧化碳 高质量流速 传热 关联式 数值计算 

摘      要：利用已有的流动传热实验数据,对不同湍流模型预测超临界CO_(2)(S-CO_(2))传热能力进行了评价及选取,确定了SST k-ω湍流模型为最优模型。分析了入口温度、热流密度、质量流速、浮升力和流动加速效应对内径为10mm的垂直加热管内S-CO_(2)的对流传热特性的影响。结果表明:在一些工况条件下Bu10^(-5)、Bu^(*)5.6×10^(-7)和K_(v)3×10^(-6)并不满足,表明浮升力和流动加速度效应并不能解释高质量流速下的数值模拟结果。基于超临界类沸腾理论,建立了垂直加热管内S-CO_(2)类沸腾传热模型,并阐述了S-CO_(2)传热恶化现象,径向方向上S-CO_(2)热物性和湍流的详细分布表明超临界传热受类气膜的厚度、类气膜的热性质和近壁区湍流动能的影响很大,成功解释了SCO_(2)在高质量流速下的传热机理。最后引入超临界沸腾数SBO,提出了适用高质量流速的传热关联式。