摘要

为了研究甲烷预冷器的预冷性能,基于Realizable k-ε湍流模型开展了预冷通道中超临界甲烷换热特性数值研究。探究了甲烷压力和预冷器结构参数对换热的影响机制。讨论了通道截面温度场和流场特征,探究了离心力及二次流对换热的影响,分析传热过程熵产。考察了热加速对换热的影响,提出了新的热加速无量纲因子和判别准则,综合离心力项和热加速项建立了换热关联式。结果表明:进口段热边界层低热导率引起传热恶化问题,离心力造成周向换热差别。通道截面出现较强二次流,其传热熵产显著。甲烷压力提高有利于抑制传热恶化且削弱离心力作用;预冷器外径增大会增强离心力且使传热恶化加剧。当Ac高于8.19×10-7时,热加速对传热恶化发挥作用。提出的换热关联式可以有效实现预冷通道中超临界甲烷的换热预测。

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