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超临界CO2布雷顿循环是一种新型动力循环,与常规的朗肯循环相比,其具有循环效率高、体积小、经济性好等一系列优点,因而在能源利用领域拥有广阔的应用前景。在循环系统吸热环节中,超临界CO2工质的流动传热性能对能量转换效率有重要影。而且,吸热过程通常在并联通道中进行,由于超临界流体特殊的热物性,吸热过程存在流量分配不均现象(即出现流量量偏差),从而诱发热偏差和热应力,严重威胁整个系统的安全稳定运行。基于此,本文聚焦超临界CO2吸热过程,构建超临界CO2流动传热实验平台,实验研究超临界CO2流动传热及流量分配特性,获取其流动传热及流量偏差形成规律。本文主要完成的工作及结论如下:(1)开展了超临界CO2在内径1mm水平通道内的流动传热特性试验研究,试验参数:系统压力p=7.5～9.5 MPa,质量流速 G=1100～2100 kg/m2·s 热流密度 q=120～560 kW/m2。获取了超临界CO2在受热条件下传热及压降特性。分析了系统压力、流量、热流密度等热工参数对传热系数和摩擦阻力系数的影响。结果表明,随着系统压力增加,传热系数和阻力减小;随着流量上升,流体吸热能力增强,传热系数与阻力均上升;当热流密度上升,传热系数下降,但阻力变化较小。(2)开展了超临界CO2在水平并联通道内流量偏差试验研究。试验参数:系统压力p=7.5～9.5 MPa,质量流量Mtot=100～400 g/min,进口温度Tb,in=20～35℃。基于试验数据,分析了超临界CO2在并联通道内流量偏差机制,研究了系统压力、流量、进口温度对流量分配的影响规律。结果表明,并联通道之间的热流密度偏差是导致流量偏差产生的主要原因:增加系统压力会小幅降低流量偏差;增大流量可以较明显地降低流量偏差;进口温度超过拟临界点后,流量偏差大幅减小。讨论了增大冷端阻力与增大加热段管径对流量偏差的抑制效果,两种方法均是通过改变管路阻力占比,减小了热流密度偏差的影响,从而抑制了流量偏差。(3)结合超临界CO2在单通道的传热及阻力特性,在大量并联通道流量偏差试验数据的基础上,利用并联通道支路间压降关系,建立了一个并联通道内超临界CO2流量偏差预测模型,该模型能较好地预测并联通道间的流量偏差。本文研究成果可为超临界CO2换热器的设计和优化提供支撑。