超临界二氧化碳垂直管内传热恶化数值模拟研究

• 作者: 汪森林 李照志 邵应娟 钟文琪
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 超临界二氧化碳 垂直管 流动 传热恶化 预测关联式
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 1072-1082
• 页数: 10页
• 分类号: TK124
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211399

摘要

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide， S-CO2)布雷顿循环燃煤发电系统中，炉膛内水冷壁管内S-CO2传热恶化行为，对该系统的设计建造与安全运行具有重要意义。建立S-CO2垂直上升管流动传热过程数值模型，开展S-CO2在垂直上升管流动及传热行为的数值模拟研究，分析了压力、质量流量、热通量和管径以及由物性变化引起的浮升力效应与流动加速效应等因素对传热特性的影响。结果表明：对于垂直上升管内加热条件下的S-CO2，提高其压力与质量流量有利于降低传热恶化程度。而提高热通量与管径则会加剧传热恶化。此外，在S-CO2垂直上升管内，存在明显的浮升力效应，导致发生传热恶化现象，而流动加速效应对传热的影响可以忽略。最后，在内径为4~10 mm、压力为11.07~22.14 MPa、质量流量为0~1200 kg/(m2·s)、热通量为0~200 kW/m2的宽范围工况下，建立深度神经网络模型(DNN)，提出了临界热通量预测关联式，其预测精度可提升至94.96%。