基于膨胀效应的超临界CO2类沸腾临界点模型

作     者：张海松 卢茂聪 李志刚 

作者机构：中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室 中国科学院大学 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第18期

页      面：201-211页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划(批准号:YSBR-043) 国家自然科学基金(批准号:52076206)资助的课题~~ 

主　　题：超临界CO2 膨胀 类沸腾 传热恶化 理论模型 

摘      要：传热恶化是超临界流体（supercutical fluid, SCF）传热研究重要问题之一,但由于SCF在跨过拟临界点时,流体存在非平衡过程,类气和类液之间的转变对传热的影响尚没有统一认识.本文假设SCF在宏观上存在类似于亚临界流动沸腾现象,通过类比亚临界沸腾传热,认为超临界CO2传热恶化原因之一是由于流体膨胀导致热量不能被及时从壁面被带走,并提出一个类沸腾临界点模型.结果表明:类沸腾引起的传热恶化发生在大温度梯度下,较大的温度梯度使类过热液层覆盖在壁面,并使类气和类液呈现不同的分布形式,从而表现出不同的传热特性;当内壁温高于拟临界温度时,覆盖在壁面的过热类液焓值超过一定值会发生传热恶化,提出的理论模型能够较好地解释实验结果,此外考虑类沸腾的传热关联式,预测精度大大提高.本文从理论上建立超临界和亚临界传热之间的联系,为SCF传热恶化研究提供了新思路,丰富了超临界压力下的传热理论.