不同几何参数竖直蛇形管内超临界压力CO2流动与换热数值模拟

作为一种环境友好型自然工质, CO_2被越来越多地应用于热泵系统。该文通过模拟超临界压力CO_2在竖直蛇形管中的流动和传热过程,分析了蛇形管几何参数对其换热性能的影响,并探究超临界压力CO_2在不同尺寸蛇形管中流动的强化传热机制。建立了12种不同内径和曲率直径组合的蛇形管模型,以探究在给定质量流率条件下,不同内径和曲率直径对超临界压力CO_2流动换热性能的影响。结果表明:曲率直径或内径的增大,均会导致传热系数降低;蛇形管内径越大,外壁面温升及温度波动幅度均越大;蛇形管曲率直径越大,外壁温度越高。最后,研究了流动方向对传热性能的影响,发现当内径大于1 mm时,蛇形管换热性能在工质向下流动时优于在工质向上流动时。本文可以为相关换热器的优化设计提供参考,从而提高换热效率和系统性能。