关键词:
超临界二氧化碳
传热
热流密度
质量流速
摘要:
超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环动力系统具有效率高、结构紧凑等特点,虽然SCO2作为循环工质具有诸多优势,但会伴随着传热恶化现象,影响设备性能。本文在压力为8.7~9.0 MPa、质量流速为80~380 kg∙m−2∙s−1、热流密度为3~120 kW∙m−2的参数范围内,对内径为10 mm的垂直向上流动光滑圆管中SCO2的传热特性进行了实验与数值研究,观察到明显传热恶化现象。分析了热流密度与质量流速之比(qw/G)对SCO2传热特性的影响,并进一步通过将数值模拟结果与实验结果进行对比分析,对数值模拟结果进行评估。结果表明:在同一工作压力下,qw/G决定了SCO2的传热状态,随着qw/G增加,圆管内CO2传热出现恶化,并且随着qw/G增加壁温峰值向加热段起点移动;模拟结果表明,当qw/G大于某一临界值时,在轴向壁温分布中出现两处壁温峰值,且在相应位置传热系数出现下降;数值模拟得到相应测温点处壁温与实验测得壁温相对误差为±8%,对于qw/G较小的工况,误差为±3%。