亚临界和超临界CO_(2)在竖直加热圆管内的流动传热特性

作     者：卢功豪 张广旭 张文佳 谢榕顺 王海鑫 洪钢 张尧立 LU Gonghao;ZHANG Guangxu;ZHANG Wenjia;XIE Rongshun;WANG Haixin;HONG Gang;ZHANG Yaoli

作者机构：厦门大学能源学院福建厦门361102 北京空间飞行器总体设计部北京100094 福建省核能工程技术研究中心福建厦门361105 

出 版 物：《厦门大学学报(自然科学版)》 (Journal of Xiamen University:Natural Science)

年 卷 期：2025年第64卷第1期

页      面：169-176页

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：厦门市自然科学基金(3502Z202373016) 

主　　题：超临界CO_(2) 传热恶化 高温工况 高热通量 

摘      要：[目的]CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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/m^(2)范围内的亚临界和超临界CO_(2)的传热特性.[结果]低热通量下,亚临界压力工况下的CO_(2)传热能力强于超临界压力工况下的CO_(2);当压力接近拟临界区时CO_(2)的流动传热特性与超临界CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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.