超临界二氧化碳水平管内传热的实验研究和数值模拟

【摘要】：本文以二氧化碳为研究对象,对其在水平管内与管外水成垂直交叉冷却的换热进行了实验研究和fluent数值模拟。本文分析了影响超临界二氧化碳换热的主要因素,包括入口压力、质量流量、浮升力、热流密度等参数的影响,认为影响超临界二氧化碳换热特性的主要因素可以归结为比热和流动边界层内热物性的变化;实验研究得出了超临界二氧化碳在外部水交叉流动冷却换热的过程中,入口压力、质量流量、热流密度的变化对换热的影响;比较了逆流和交叉流动条件下,换热系数、浮升力判据、Re和Pr数的变化规律;利用实验数据对4个考虑不同影响因素的经验关联式进行了验证比较,找出了适合本实验条件的关联式;应用fluent软件对超临界CO_2的传热进行了数值模拟。通过模拟流体和壁面中心的温度值计算了平均换热系数h、Re、Pr和Nu数的变化,并与理论结果、实验结果进行了比较和分析。