方形微通道内超临界CO2流动换热特性研究

引 言

在当前“双碳”目标的政策背景以及热工设备小型化的行业趋势下，超临界二氧化碳因其独特的物性优势在核反应堆、太阳能热发电系统、新型制冷与空调系统、火箭推动器的热保护等领域备受青睐，以超临界CO2为传热流体的微通道换热器将成为下一代高效能源系统的重要组成部分[1-4]。二氧化碳的临界点较低（Pc = 7.38 MPa，Tc = 304.13 K），其超临界状态较易获得，使用CO2作为换热工质的动力转换系统在较低的工作温度和压力下便可以获得较高的系统效率[5]。然而，如图1所示，超临界CO2在拟临界温度附近，其热物性参数（密度、比热容、黏度和热导率等）变化剧烈，传统的常物性流动换热规律和经验公式不再适用。因此，全面了解超临界CO2在管内的流动换热特性对微通道换热器的设计和优化具有重要意义。

图1

图1   CO2在压力为8.0 MPa时的热物性曲线

Fig.1   Thermal properties of CO2 at P = 8.0 MPa