超临界CO2水平管内浮升力和热加速效应评判准则

摘要

针对超临界CO2流体特殊的热物性所导致的奇异流动传热规律,开展了2 mm内径的水平光滑圆管的传热试验研究.试验压力为7.4～8 MPa,质量流速为600～1 000 kg/(m2·s),最大热流密度为94.2 kW/m2.试验获得了壁温和传热系数的变化规律,分析了不同的试验工况下无量纲浮升力和热加速的变化规律.结果表明:流体的传热系数峰值随热流密度升高逐渐向入口移动;不同无量纲浮升力的变化趋势存在较大的偏差,Kim的浮升力公式可较好地评判浮升力的大小;热加速效应在低热流密度下不显著,在高热流密度下呈现先递增后递减的趋势;当浮升力因子小于5.6×10-7和热加速因子小于0.000 5时,浮升力效应和热加速效应可忽略.将浮升力和热加速因子引入新的Nusselt预测关联式,其平均误差为-2.92％,均方根误差为10.96％.