超临界水在套管换热器中的流动传热试验研究

摘要

[目的]超临界流体流动换热具有复杂性,已有的研究大多是基于定壁面温度或者定热流边界条件,而工程实际中多为变热流密度条件下的耦合流动换热.为深入了解相关机理,对超临界流体在套管换热器内的耦合流动传热规律进行深入研究.[方法]设计套管换热器试验段,通过在内、外侧管布置温度、压力测点,采集温度压力数据,分析超临界水在套管换热中的流动与传热特性.[结果]试验分析结果表明,临界点附近物性参数的巨大变化,是导致超临界水换热出现不同于平常换热现象的主要原因;传热段的温度梯度和热物性变化使得峰值换热系数温度与拟临界温度存在差异,且差异随着压力的增加而增大;当主流温度低于拟临界温度时,由于浮力效应同时减小,外管换热系数随内管入口温度的升高而增大;而当主流温度高于拟临界温度时,由于浮力效应不显著,浮力效应几乎与内管入口温度无关.[结论]研究结果对换热器的设计以及超临界流体在套管换热器中耦合流动传热的研究和机理分析具有一定的指导意义.