Untersuchung des abnormen Wärmeübergangsverhaltens von subkritischem Kohlendioxid (S-CO_2) bei niedrigem Massenstrom in horizontalen Rohren. Der Wärmeübergangsvorgang von S-CO_2 unter Bedingungen mit niedrigem Massenstrom in horizontalen Rohren wurde mit der Fluent-Software simuliert. Die Auswirkungen abnormer Wärmeübergangsverhalten und Wärmestromdichte auf den Wärmeübergang unter Heiz- und Kühlbedingungen wurden analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass bei den thermischen Randbedingungen Druck 8 MPa, Massenstrom 200 kg/(m~2·s), Wärmewertverhältnis q/G=0,2 kJ/kg, die Ober- und Unterwandtemperaturen während des Abkühlvorgangs des S-CO_2-Strömungsverlaufs abnehmen, und zwar bis die Hauptströmung des S-CO_2 die pseudo-kritische Temperatur erreicht, bei 551.0 mm ab Einlass tritt ein sprunghafter Anstieg des Wärmeübergangskoeffizienten an der Oberwand auf, was eine Wärmeübertragungsverstärkung an dieser Stelle bewirkt. Während des Aufheizvorgangs des S-CO_2-Strömungsverlaufs steigen die Oberwandtemperaturen zunächst entlang des Verlaufs an, danach aber sinken sie bis auf 395 K ab und steigen dann langsam an, während die Unterwandtemperatur kurzzeitig abkühlt und sich dann langsam erhöht, bei 69,5 mm ab Einlass tritt ein Minimum des Wärmeübergangskoeffizienten an der Oberwand auf, was zu einer Verschlechterung des Wärmeübergangs an dieser Stelle führt. Eine Erhöhung der Wärmestromdichte verstärkt die Verschlechterung des Wärmeübergangs unter Heizbedingungen, hat jedoch keinen deutlichen Einfluss auf den Wärmestrom unter Kühlbedingungen. Somit ist die Verteilung der thermophysikalischen Eigenschaften an Querschnittsstellen die Hauptursache für das Auftreten unterschiedlicher Wärmeübergangsverhalten. Schließlich wurde auf Grundlage der Bedingungen mit niedrigem Massenstrom, der thermophysikalischen Eigenschaften und des Einflusses der Auftriebskraft eine Korrelationsgleichung zur Vorhersage der verstärkten Wärmeübertragung im überkritischen Zustand aufgestellt, um theoretische Anleitungen für das Design und die Optimierung des Betriebs von Wärmeübertragungsanlagen für überkritische Fluide zu liefern.

Subkritisches Kohlendioxid; Wärmeübertragung; abnormes Wärmeübergangsverhalten; Wärmestromdichte; Wärmeübertragungskorrelation