太阳能热发电中超临界压力CO2在渐扩变截面圆管内冷却传热强化机理

采用SST k-ω湍流模型对冷却条件下超临界压力CO₂(S-CO₂)在等截面圆管、水平渐扩管以及不同倾斜角的渐扩管内的传热特性进行数值模拟。模拟结果表明，在相同换热面积下，相比较于等截面圆管，水平渐扩管的总传热系数提高了32.33%,30°倾斜渐扩管提高了33.12%；水平渐扩管的压降降低了53.87%,30°渐扩管降低了9.86%。采用综合性能评价准则PEC，得到水平渐扩管的综合性能最优。基于S-CO₂在拟临界温度T_pc处发生“类相变”的假设，获得了类液膜厚度沿管长方向的分布规律，在同一截面处，30°渐扩管的类液膜厚度最小，等截面圆管的类液膜厚度最大，从超临界态类两相的角度解释了强化传热。