Die Stromerzeugungstechnologie mit überkritischem Kohlendioxid (S-CO_2) bietet eine bessere Flexibilität und ersetzt die Dampferzeugungstechnologie im Bereich der thermischen Stromerzeugung, was von großer strategischer Bedeutung für den Aufbau neuer Energiesysteme, den Aufbau moderner Energiesysteme und die Erreichung der „doppelten Kohlenstoff“-Ziele ist. Es wurden numerische Simulationen und experimentelle Untersuchungen der Wärmeübertragungseigenschaften im tatsächlichen Betriebsbereich des überkritischen Kohlendioxidkessels (S-CO_2) durchgeführt, wobei der Einfluss der thermophysikalischen Parameter des Arbeitsmediums auf die Wärmeübertragungsleistung analysiert wurde. Die Ergebnisse zeigen: Unter gleichen Durchflussbedingungen nimmt der Wärmeübertragungskoeffizient von CO_2 mit abnehmender Wärmeleitfähigkeit ab, da der Wärmewiderstand der Flüssigkeitsgrenzschicht mit abnehmender Wärmeleitfähigkeit zunimmt; bei gleicher Wärmeleitfähigkeit nimmt der Wärmeübertragungskoeffizient von CO_2 mit zunehmender Reynolds-Zahl (Re) zu, da bei zunehmendem Re die Grenzschicht des Fluids dünner wird und der Wärmewiderstand der Grenzschicht abnimmt; unter den Bedingungen eines CO_2-Arbeitsdrucks im Rohr von 3 bis 30 MPa, einer Enthalpie von 500 bis 1150 kJ/kg und einem Re des Arbeitsmediums von 1,1×10^5 bis 2,1×10^6 wurde eine Korrelation für Wärmeübertragungs- und Widerstandskoeffizienten unter Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften der Grenzschicht abgeleitet, deren mittlere Abweichung 3,33 % beträgt und eine hohe Genauigkeit aufweist. Die Forschungsergebnisse legen die Grundlage für das weitere Design und die Untersuchung von S-CO_2-Kesseln.

überkritischer Kohlendioxidkessel; Wärmeübertragung; experimentelle Messungen; numerische Simulation