CO_(2)/H_(2)O复合工质冷凝传热传质特性数值模拟研究OA

【目的】构建清洁低碳的新型电力系统需开发高效灵活的火电技术。半闭式超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))循环通过燃料与纯氧燃烧直接加热工质,实现高效发电与碳捕集协同。本文旨在探究半闭式S-CO_(2)循环回热器中CO_(2)/H_(2)O复合工质冷凝传热传质特性不明确的问题。【方法】构建了CO_(2)/H_(2)O复合工质冷凝流动传热三维数值模型,系统研究质量流量(2×10^(-4)~4×10^(-4) kg/s)、热流密度(–9~–14 kW/m^(2))及入口水蒸气摩尔分数(3.3%~20.0%)对冷凝液膜分布、传热系数及传质速率的影响规律。【结果】结果表明,平均表面传热系数随质量流量增大而提升,但不同质量流量下,平均传热系数随热流密度增大的变化规律存在差异;轴向传质速率沿流动方向先增后减,低质量流量、大热流密度下冷凝水聚集于管底,高质量流量、小热流密度下呈环状分布;入口水蒸气摩尔分数从3.3%增至20.0%时,平均传热系数提升20.22%,传质速率峰值向入口移动。【结论】研究结果可为半闭式S-CO_(2)循环回热器设计提供理论支撑,助力提升系统效率与碳捕集性能。