亚临界和超临界CO₂在竖直加热圆管内的流动传热特性

摘要

[目的] CO₂布雷顿循环在能源动力转换领域具有广阔的应用前景.在实际工程应用中，循环常处于亚临界和超临界工况，因此，深入了解研究亚临界和超临界压力工况下CO₂的流动传热特性对系统的安全运行至关重要.[方法]本研究利用CO₂流动传热实验台架，探究了在管径10 mm的竖直圆管中，热通量在38.4～439.1 kW/m²范围内的亚临界和超临界CO₂的传热特性.[结果]低热通量下，亚临界压力工况下的CO₂传热能力强于超临界压力工况下的CO₂;当压力接近拟临界区时CO₂的流动传热特性与超临界CO₂的传热特性相似；随着热通量的增加，亚临界和超临界压力工况下均会出现传热恶化现象，超临界压力工况下CO₂传热会出现传热恶化—传热恢复—传热正常的转变现象.[结论]本研究探析了CO₂在不同工况下的传热现象，对实际工程应用具有指导意义.尤其是高热通量下的实验现象差异表明亚临界压力工况比超临界压力工况对热力设备构成的威胁更大.同时，超临界压力工况下传热恶化恢复与恶化位置固定等现象有进一步研究的价值，值得深入挖掘.

关键词

超临界CO₂ / 传热恶化 / 高温工况 / 高热通量