《表2 螺旋管不同长宽比矩形盘旋时流体出口温度》

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《矩形盘旋式螺旋管中超临界CO_2流动传热特性研究》

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如图5所示，超临界CO2的进口温度均为323.15 K，随着流体进入螺旋管长度的增加，6种螺旋管不同长宽比矩形盘旋时的截面流体温度和对应壁面温度变化趋势均呈快速下降、然后平缓下降、再快速下降的趋势。表2示出螺旋管矩形盘旋长宽比不同时所对应流体出口温度，可看出各组螺旋管流体出口温度均在297 K附近，因此，长宽比变化对流体出口温度影响可忽略不计，但对应壁面温度除长宽比3∶1时为286.85 K外，其他均为288.5 K附近。各组螺旋管中的流体温度都在沿流程的第1圈和第2圈后迅速降至311 K附近，这是因为在流体的入口段湍动强烈，换热效率较高，当截面流体温度经过305 K附近范围时（也就是第6圈后），流体壁面温度开始迅速下降至297 K，这证实了超临界CO2在跨临界范围传热性能最强。螺旋管进口处壁面温度与对应截面流体温度下降迅速且两者最大温差为12 K，在平缓下降阶段，二者温差稳定在5～6 K左右，在二氧化碳临界温度附近，二者最大温差为12 K，而长宽比为3∶1时，壁面温度相对其他长宽比要小1.65 K，也就是0.57%，可推断矩形盘旋式螺旋管长宽比3∶1时换热性能较好，但仍需进一步分析。不过在管长较短的情况下，长宽比对流体温度及壁面温度影响还是相对较小，并且进口处湍动状况及流体在临界温度处的传热性能变化，对螺旋管流体温度及壁面温度起着主要作用。