等壁溫下超臨界CO2于螺旋管內(nèi)對(duì)流傳熱的數(shù)值模擬

顧 騫 余南陽(yáng)

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等壁溫下超臨界CO2于螺旋管內(nèi)對(duì)流傳熱的數(shù)值模擬

顧 騫 余南陽(yáng)

（西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 成都 610031）

在等壁溫條件下，對(duì)超臨界CO2于螺旋管內(nèi)的對(duì)流傳熱進(jìn)行了數(shù)值模擬。得出并分析了超臨界CO2在螺旋管內(nèi)對(duì)流換熱過(guò)程中溫度、流速和密度的分布情況，總結(jié)了螺旋管內(nèi)超臨界CO2的局部對(duì)流傳熱系數(shù)沿軸向角的變化規(guī)律，討論了壁面溫度的改變對(duì)螺旋管內(nèi)局部對(duì)流傳熱系數(shù)的影響。研究結(jié)果表明：離心力的影響在整個(gè)對(duì)流傳熱過(guò)程均存在，浮升力的影響在流體離開(kāi)擬臨界區(qū)之前不能忽略；當(dāng)軸向角≤1035°時(shí)，bottom母線上的最大，inner母線上的最小且最先達(dá)到峰值；局部對(duì)流傳熱系數(shù)的峰值會(huì)隨壁面溫度的增大而減小。

等壁溫；螺旋管；超臨界CO2；對(duì)流傳熱；數(shù)值模擬

0 引言

超臨界CO2因其高效的換熱特性以及無(wú)毒、無(wú)味、易于回收利用的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于空調(diào)及熱泵系統(tǒng)當(dāng)中。由于超臨界CO2在擬臨界區(qū)，其比熱、密度、粘度和熱導(dǎo)率等熱物性參數(shù)會(huì)發(fā)生劇烈變化，這使得其在管內(nèi)的換熱過(guò)程變得非常復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)超臨界CO2在管內(nèi)的流動(dòng)與傳熱特性開(kāi)展了大量研究。Bruch等[1]對(duì)超臨界CO2在管內(nèi)被水冷卻降溫的過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分析了壓力、質(zhì)量流量的改變對(duì)傳熱系數(shù)、浮升力強(qiáng)度的影響。Tanimizu和Sadr[2]用三種常用的浮升力判據(jù)對(duì)超臨界CO2在水平管內(nèi)對(duì)流傳熱的浮升力程度進(jìn)行了評(píng)估。徐軼君等[3-5]對(duì)超臨界CO2在豎直圓管內(nèi)的對(duì)流換熱進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，探究了壓力、入口溫度、流量等對(duì)換熱的影響。……