二氧化碳管内流动与换热研究现状及展望

随着CFCs和HCFCs类制冷工质替代研究的深入,天然工质二氧化碳再次受到国内外的重视。本文详细介绍了近年来二氧化碳在管内流动及换热的研究状况,并提出了有待进一步开展的研究内容。

维普资讯 第 1第 3期 3卷20 0 2年 9月

中原工学院学报J U O RNAL OF ZHONGYUAN NS I I T TUTE OF TECHNOLOGY

V0 . 3 No. 1 1 3p. 2 0, 0 2

文章编号：6 160 (02 0—0 70 17—9 6 2 0 )30 0—4

二氧化碳管内流动与换热研究现状及展望范晓伟付光轩龚，,(.】中原工学院能源与环境工程系，南郑州河

毅4 00 ) 50 3

4 00 2郑州轻 S业学院，南郑州 5 07; . -河

摘要：随着 C C和 H F s制冷工质替代研究的深入，然工质二氧化碳再次受到国内外的重视 . Fs CC类天本文详细介绍了近年来二氧化碳在管内流动及换热的研究状况，提出了有待进一步开展的研究内容 .并 关键词：二氧化碳；热系数；动压降 换流文献标识码： A 中图分类号： T 14 K 2

禁止使用 C C F s类工质在发达国家中已经得到有效的实施 .于 HC C由 F s和 HF s工质具有较高的温室 C效应指数，们也已经被确定为逐步废除的合成工质 .它 天然工质 C 2因其优良的热力学特性和对环境的友 O好性 ( D O P=0, WP=1日益受到重视 . 0 G ) C 2不仅在环

于压降计算， oe r k和 Wht公式则较为合适 . Cl o bo i e 通过对外径 6 3 i、厚 1 8mn的不锈钢管管 .5ml壁 l . i

内超临界 c '冷却换热和压降特性系统深入的研究， o Pf等人 ia l发现：热系数不是定值而是与壁面温换度和流体的平均温度成正比，且在假拟临界点处有并一

境中自然存在，且作为制冷工质曾有过成功的使用而历史 .近些年的研究表明，可以用作热泵热水器、它烘干器、车空调器等设备的替代工质 .汽 C 2临界压力和温度分别是 7.8 MP O的 3 a和 3 . 11℃.当冷凝温度超过 3℃时， C 2质的制冷、调 O用 O工空

个峰值 .于数值计算预测的曲线和试验数据拟合基

得到如下换热系数计算公式：=

[

】和

式中的

枷和

是由 G iisi系式分别按壁 ne

nk关 l

和热泵装置将采用跨临界循环 .种循环系统的工作这压力要比常规制冷剂循环高出几倍，因此，当前的一些 制冷剂换热及流动计算关系式已不再适用 .究出合 研适的换热系数和压降计算关系式是十分必要的，则，否不可能精确模拟整个系统和进行有关设备的设计 .本文将重点介绍该方面的最新研究成果并指出该领域的有待进一步开展的研究方向 .

面温度和流体平均温度下的热物性计算求得；

是 C 2在壁面温度和流体平均温度下的导热系 O数 .新的换热计算公式计算出的换热系数和文献中用的关系式计算结果比较表明：新的关系式计算的换 用热系数在精度上有明显提高，其在假拟临界点处，尤新

关系式预测的换热系数值的 8%在±2%的误差范 5 0围内 .

Osn试验研究了管子内径为 1 .长度 24 l o 0 9m、 7

1单相流动和传热 1 1纯 Co . 2

c超临界 C 水平管内与水形成逆流流动并受到 m, O在冷却时的换热问题 .用几个湍流换热关系式计算出他

各测量点的换热系数值，后与换热系数测量结果进然行比较 .果表明：热流超临界流动换热 Kans—结恒 rsoh

Ree r]内径为 7 9rn的水平铜管内 C 2 i r E对 b e1 . i a 0的传热和流动进行了试验研究，试验结果和一些模型将进行比较后指出：论是在超临界还是亚临界条件下，无 用 G il si系式计算换热系数的误差相对最小； nei k关 n对

ceo和 Po ppv式可以使用， hkv r ooo公 t计算值和测量值的误差在±1%内 .于 15 4个数据点中的 12 0个， 0对 6 0计算值和测量值间的标准偏差是 5 3。 G iisi .%而 n k l

收稿日期：0 20-0 2 0—6 1基金项目：南省基础研究项目 (2 165 0 .河 0 10 10 )作者简介：晓伟 (96 )男，南渑池人，士，教授 范 16 -,河博副

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