Был использован турбулентностный модель RNG k-? для численного моделирования характеристик потока и теплопередачи сверхкритического рабочего тела смеси CH₄-H₂ в горизонтальной трубке. Проанализированы тепловые и физические свойства смеси CH₄-H₂ с содержанием водорода от 0 до 30% и процесс теплообмена в горизонтальной трубке при содержании водорода от 0 до 15%. Особое внимание уделено исследованию влияния массового расхода (150–250 кг/(м²·с)) и тепловой плотности потока (150–250 кВт/м²) на характеристики теплообмена потока смеси CH₄-H₂ с содержанием водорода 10%. Результаты показывают: при увеличении содержания водорода с 0 до 30% псевдокритическая температура смеси CH₄-H₂ сначала немного повысилась с 190,4 К, затем сразу упала до 181,7 К, псевдокритическое давление повысилось с 4,3 МПа до 12,3 МПа; с увеличением содержания водорода (0–15%) усиливается теплопередача между жидкостью и стенкой; увеличение массового расхода усиливает способность теплообмена смеси CH₄-H₂ и ослабляет ухудшение теплообмена, вызванное эффектом плавучести; увеличение тепловой плотности потока усиливает теплопередачу на нижней стенке смеси, но преждевременное появление подобия газовой пленки ослабляет теплопередачу на верхней стенке. Увеличение массовой скорости и тепловой плотности потока может в разной степени усиливать теплообмен. Результаты исследования могут служить теоретической основой для теплообменников рабочего тела смеси при транспортировке природного газа с добавлением водорода и в системах силового цикла.

сверхкритический метан;рабочая смесь;характеристики теплообмена;численное моделирование