超臨界CO2在螺旋管內換熱特性研究.pdf

1、環(huán)境友好型工質 CO2具有優(yōu)異的熱物性，無毒性和不可燃等特性，被應用于汽車空調、水解、核反應堆和航空航天工程等領域。新型螺旋式氣體冷卻器作為超臨界空調的一個重要部件而備受關注。螺旋式氣體冷卻器不僅結構緊湊，而且避免了氣體冷卻器中的液體泄漏到循環(huán)系統(tǒng)中，從而引起壓縮機等部件的報廢。螺旋式結構使 CO2與液體之間的換熱有較大的提高，因此螺旋式氣體冷卻器非常適合應用于CO2熱泵。研究超臨界CO2在螺旋管中的換熱特性和機理有助于氣體冷卻器的設計

2、和優(yōu)化。因此，本文擬采用實驗及數值模擬的方法研究超臨界 CO2在螺旋管中的換熱特性和機理。
　　開展了超臨界CO2在螺旋管(l=560mm, d=4mm, R=36mm,2πb=34mm)內的冷卻換熱實驗研究，分析了質量流率、壓力、熱流密度和浮升力對換熱的影響。超臨界壓力導致 CO2的熱物性變化而影響其在冷卻螺旋管中的換熱，隨著壓力增加，換熱系數的峰值下降較大。壁面熱流密度通過影響 CO2熱物性的徑向分布而影響換熱，隨著壁面熱流密

3、度的增加準臨界區(qū)域內的換熱下降，而似液體區(qū)域的換熱幾乎不變。
　　實驗對比研究豎直螺旋管和水平螺旋管內換熱特性，結果表明浮升力導致水平螺旋管的換熱系數高于豎直螺旋管，浮升力對換熱的影響不能忽略。在此基礎上，綜合評估了三種浮升力參數Bup、Grth/Grq和Ri在預測浮升力影響方面的準確度。三種參數均高估了浮升力的影響，且不能很好地預測沿程浮升力變化趨勢。
　　開展了超臨界 CO2在螺旋管內冷卻和加熱條件下換熱的數值模擬研究。