超临界压力下二氧化碳在套管换热器内传热特性数值模拟

发布时间：2021-07-13 19:52

　　在超临界二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程中,存在超临界压力下冷热2股二氧化碳间的流动传热过程,其传热特性是影响相应系统性能的关键。本文以套管换热器为原型,对超临界压力下的冷热二氧化碳间的传热特性开展了数值模拟研究,分析了热流体入口温度、冷热流体入口流量对于传热特性的影响和周向的传热特性分布。结果表明:随着热流体入口温度的变化,热侧和冷侧的局部换热系数产生相应的变化和波动,同时冷侧局部换热系数在主流温度接近拟临界温度时,会出现明显的传热强化现象;另外,热侧二氧化碳质量流量的上升,会使得热侧换热系数提高,冷侧换热系数峰值减小且向冷流体入口处移动,而随着冷侧质量流量的上升,冷侧换热系数峰值增大且向冷流体出口处移动。这是由于套管换热器为水平布置,传热特性在周向上产生了明显的不均匀现象,其与流体密度变化在重力作用下的局部湍流效应增强和削弱有关。本研究对新型二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程的开发和设计具有指导意义。 

【文章来源】：热力发电. 2020,49(10)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

8 MPa超临界二氧化碳物性随温度的变化规律

套管换热器模型

图2 套管换热器模型为避免入口效应及出口回流对于计算精度的影响，在物理模型的两侧设置了入/出口绝热段。而在此部分中间的固体域不再进行网格划分，内外壁面都设置为绝热面。在z方向上，整个模型长度为2 600 mm，入/出口绝热段长度都为300 mm。中间为耦合传热段，即管侧圆管和壳侧环管，管长为2 000 mm。在xy平面上，冷侧圆管内径为5 mm，内管壁厚为1 mm，热侧环管外径为17 mm。模型中，外部环管侧为热流体域，内部圆管侧为冷流体域。计算物理模型为水平布置，周向几何参数设置如图2b)所示。其中，θ为周向上与y轴正方向的夹角。

【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界流体技术及应用现状[J]. 李发旺,李赞忠.  内蒙古石油化工. 2014(23)



本文编号：3282695