流道结构对超临界二氧化碳传热特性的影响研究

• 作者: 白一凡 吕海财 王汉 华北电力大学核科学与工程学院
• 来源期刊: 原子能科学技术
• 关键词: 超临界二氧化碳 传热特性 流道结构 大涡模拟
• 年，卷（期）: 2024,（9）
• 所属期刊栏目: 超临界二氧化碳核能动力技术专栏
• 页码范围: 112-122
• 页数: 11页
• 语种: 中文

摘要

超临界二氧化碳(SCO2)作为一种极具应用前景的能量传递与转换工质，在工业发电领域得到了越来越广泛的应用，而深入理解SCO2的变物性流动与传热特性至关重要。目前国内外对SCO2的传热研究集中在圆管等简单通道，缺少流道结构对传热特性的影响研究。本文应用OpenFOAM大涡模拟对圆管、环形通道和棒束子通道内SCO2的流动与传热特性进行计算分析，研究流道几何结构对壁面温度、截面速度分布以及湍流统计变量的影响，并以数值计算结果评估典型SCO2传热关系式的适用性。研究表明，在相同的计算工况下，子通道的传热性能优于圆管和环形通道，这主要是由于子通道内存在冷却剂的横向流动与交混所致。在所选取的6种传热关系式中，Dittus-Boelter公式不能准确预测SCO2的努塞尔数，而Kim关系式对3种通道的努塞尔数都具有较高的预测精度。