超临界CO2螺旋槽管内冷却换热特性的数值模拟及实验研究

摘要

为了研究超临界CO2螺旋槽管内的流动换热特性，本文首先在入口温度323.15 K、入口压力8.0 MPa、入口雷诺数35 000、总热量4 200 W的条件下对不同结构参数的螺旋槽管进行了数值计算，分析了各参数对换热系数及流动过程的影响，并根据换热评价因子，得到了最优螺旋槽管结构（管槽半径r1为6.5 mm,管槽圆角r2半径为2.0 mm,管槽槽深e1为5.5 mm,套管间距e2为1.0 mm,螺旋角w为0.70 rad）。在此基础上，实验研究了不同压力、不同入口雷诺数对换热系数的影响，得出其影响机理。分析换热系数的影响因素，并结合数值计算和实验数据，建立了超临界CO2螺旋槽管内冷却换热关联式，并对实验数据进行了预测计算。结果表明，预测值与实验值的平均绝对值偏差为11.65%,最大绝对值偏差不超过25%,证明了其具有较好的准确性。