王少政，崔海亭，黄夏洁

(河北科技大学 机械工程学院，石家庄 050018)

0 引言

二氧化碳工质作为制冷剂被广泛应用于制冷，热泵等领域，这得益于二氧化碳优良的物理性能，无毒、不可燃、温室效应潜能小，在临界温度处热导率和比热容剧增，密度和粘度减小，跨临界循环可得到更高的换热性能，并且其临界温度较低，来源广泛，具有较高经济效益[1-6]。因此，近年来对管内冷却换热及加热传热的研究与日俱增。Zhang等[7]通过数值模拟得出超临界CO2比工质水具有更高的换热性能，这是由于相比工质水，其具有比热容大，边界层薄，粘度低等特点。Liao等[8]进行超临界CO2在不同管径的水平和竖直管内的对流换热试验，试验结果表明Re已高达105数量级时，浮升力仍是影响超临界CO2对流换热的重要因素。Jiang等[9-11]对超临界CO2在竖直微通道内的对流换热研究，采用试验和数值模拟相结合的方法，研究表明流动方向、浮升力和自加速度对局部的壁面温度影响不大。Liberto等[12]通过对水在螺旋管内的湍流换热情况进行数值模拟，研究发现靠近螺旋管外侧的湍流和换热强度更强。Lin等[13]研究了以水为工质时进口湍动强度对螺旋管内流动和传热的影响。王淑香等[14-15]通过对超临界CO2在竖直螺旋管中流动传热特性的试验研究，得出沿程传热系数先上升后下降，传热能力增强的主要原因是热边界层变薄，而比热容和导热系数下降是对流换热系数减小的主要因素。基于超临界CO2良好的热物性和螺旋管的结构特性优势，Dittus等[16-17]开发了带有螺旋管缠绕式CO2气体冷却器的热泵。……