超临界甲烷在竖直圆管内加热的数值模拟

来源：上海理工大学学报杂志2017年第1期北京时间：

作者：郭占魁

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093,上海船舶设备研究院, 上海 200031,上海理工大学 能源与动力工程学院, 上海 200093

摘要：在超临界压力下甲烷的相变现象消失，并且物性变化非常剧烈，换热过程变得相当复杂.通过数值模拟软件FLUENT导入制冷剂物性软件REFPROP中超临界甲烷的材料模型，在准确反映超临界甲烷的热力性能和传输物性变化的情况下，采用数值模拟的方法对竖直加热圆管内超临界压力下甲烷的传热特性进行了研究.在分析不同工况下超临界甲烷换热情况的基础上，重点研究了浮升力对换热的影响，并得出了适用于甲烷的浮升力影响判别标准.结果表明：换热系数随着压力的减小而增加；当流体平均温度接近临界温度，壁面温度大于临界温度时有利于换热；在高热流密度，低质量流量的条件下容易造成传热恶化；浮升力改变了径向速度分布曲线，抑制了湍动能的产生，削弱了换热.

关键词：超临界压力;甲烷;传热;竖直圆管;数值模拟

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51476102）