超临界CO2及其混合物在竖直圆管内的传热特性数值研究

碳捕捉、运输和储存(CCS)对实现碳中和具有重要意义.以超临界CO2、超临界CO2+CH4 混合物(CH4摩尔分数分别为1%、3%、5%)及超临界CO2+N2混合物(N2摩尔分数分别为1%、3%、5%)为工质,在工质质量流速为300～600 kg/(m2·s)、热流密度为80～100 kW/m2、入口压力为8～10 MPa的条件下,研究了超临界CO2及超临界CO2混合物在竖直圆管内的流动换热过程.结果表明,随着工质中CH4和N2摩尔分数的降低,工质的换热系数峰值逐渐升高,且其对应的温度逐渐升高;工质的换热系数随着质量流速的增大而增大,且质量流速越大,换热系数变化幅度越大;随着入口压力的增大,工质的换热系数峰值有所降低,且其对应的温度逐渐升高;湍动能、浮升力及定压比热容与超临界CO2及其混合物换热强化密切相关.