1、隨著科技的進(jìn)步和我國(guó)工業(yè)的逐漸現(xiàn)代化，對(duì)能源的需求越來(lái)越多，而現(xiàn)在卻面臨能源短缺的問(wèn)題。為節(jié)約能源，我國(guó)大力提倡節(jié)能減排，提高能源的利用率，而提高能源利用率的一個(gè)最重要研究方向即為如何提高熱能動(dòng)力裝置的效率。因?qū)?yīng)的研究比較少，特別是當(dāng)流體處在超臨界壓力條件下的流動(dòng)與換熱更成為制約高參數(shù)熱能動(dòng)力裝置發(fā)展的一個(gè)瓶頸。現(xiàn)階段，針對(duì)人們對(duì)換熱設(shè)備體積小、重量輕、換熱效率高等方面的要求，為給換熱設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)，采用數(shù)值計(jì)算的方

2、法，以超臨界CO2為工質(zhì)，對(duì)該工質(zhì)在直管和螺旋管內(nèi)的流動(dòng)和傳熱特性進(jìn)行研究，分析了管內(nèi)因物性變化引發(fā)的浮升力對(duì)流動(dòng)和換熱的影響規(guī)律，探究直管和螺旋管內(nèi)強(qiáng)化傳熱的方法。因此本課題的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　通過(guò)對(duì)恒壁溫冷卻時(shí)超臨界CO2在水平和不同傾角的直管內(nèi)的混合對(duì)流換熱進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析冷壁面溫度、重力水平、入口雷諾數(shù)等變化時(shí)，壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，二次流、摩擦系數(shù)沿管的分布規(guī)律，并引入二次流動(dòng)能k1和相對(duì)二次流動(dòng)能K定量表示

3、出二次流強(qiáng)度。研究結(jié)果表明管內(nèi)上部分流體溫度高于下部分，上母線(xiàn)的傳熱系數(shù)高于下母線(xiàn)，并在擬臨界溫度附近達(dá)到峰值，管內(nèi)二次流和范寧摩擦系數(shù)在靠近入口處變化最強(qiáng)烈。重力加速度也會(huì)對(duì)管內(nèi)流動(dòng)換熱產(chǎn)生重要影響。本文工況下，研究發(fā)現(xiàn)管道傾斜角度為0°時(shí)管內(nèi)傳熱系數(shù)最大的，其次為-30°和30°。重力作用下浮升力不可以忽略，重力加速度越小，傾斜角度對(duì)傳熱系數(shù)的影響越小。二次流可以明顯的增強(qiáng)換熱，通過(guò)水平管中浮升力判據(jù)，得到了浮升力對(duì)對(duì)流換熱的影響規(guī)

4、律。
　　通過(guò)對(duì)恒熱流加熱時(shí)超臨界CO2在螺旋管內(nèi)湍流對(duì)流換熱進(jìn)行研究，分析管內(nèi)不同截面處速度、溫度、湍動(dòng)能以及湍流有效粘度的變化情況，研究浮升力對(duì)管內(nèi)流動(dòng)和換熱的影響規(guī)律。結(jié)果表明管內(nèi)流體的最大流動(dòng)速度出現(xiàn)在右側(cè)底部，軸線(xiàn)速度沿流動(dòng)方向逐漸增加，上部分流體溫度高于下部分，軸線(xiàn)湍動(dòng)能以及有效粘度都呈現(xiàn)出M型分布，湍動(dòng)能在壁面處較大且沿流動(dòng)方向逐漸增加，沿流動(dòng)方向有效粘度逐漸減小，平均傳熱系數(shù)在靠近入口處先降低后升高，升高到峰值后又