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中国土木工程学会燃气分会会刊
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运行参数对超临界甲烷流动换热特性的影响

论文作者伍经纬1、2，郑文科1、2，李选平1、3，姜益强1、2杂志期数2023年11月刊
关键词超临界甲烷；螺旋管；流动换热特性；表面传热系数；比摩擦压力降
作者单位（1.哈尔滨工业大学建筑学院，黑龙江哈尔滨150001；2.寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室，黑龙江哈尔滨150090；3.广东美芝制冷设备有限公司，广东佛山528300）
采用数值模拟方法研究了运行参数（入口温度、运行压力、质量流率）对超临界甲烷在螺旋管内流动换热特性的影响。通过螺旋管内表面传热系数及比摩擦压力降表征管内流动换热性能，对管道出口截面速度与温度的分布进行分析。结果表明：质量流率、运行压力恒定时：表面传热系数随入口温度升高呈现先增加后降低的变化趋势，且在拟临界温度附近达到峰值；比摩擦压力降随入口温度升高逐渐增加。质量流率、入口温度恒定时：比摩擦压力降随运行压力减小而增加。运行压力、入口温度恒定时：表面传热系数随质量流率增大而增加，且质量流率越大，表面传热系数随入口温度变化越明显；比摩擦压力降随质量流率增大而增加，且质量流率越大，比摩擦压力降随入口温度变化趋势越明显。入口温度、质量流率恒定时：随着运行压力增大，出口截面的平均流速逐渐减小，但二次涡结构以及速度分布形式变化不大；运行压力越大，出口截面的高温区域越贴近壁面。入口温度、运行压力恒定时：随着质量流率增加，出口截面的高速区域逐渐趋于管道中心分布且所占面积逐渐变小，管道内二次流强度有所增强且二次涡结构有所改变；出口截面的温差降低，且温度渐变方向与水平方向夹角逐渐减小。
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