基于GA-BP神经网络的超临界CO2传热特性预测研究

颜建国，郑书闽，郭鹏程，张博，毛振凯

（1 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西西安 710048；2 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安 710065）

引言

近年来，能源的开发和高效利用逐渐成为热点问题，为提升能源的利用效率，超临界CO（2S-CO2）布雷顿循环应运而生，相较于传统的蒸汽朗肯循环，其具有结构紧凑、功耗小和能源转换效率高等优点[1-3]。因此，该技术被广泛应用于太阳能[4-5]、核能[6-7]、地热能[8-9]和余热回收[10]等诸多领域。

在超临界CO2布雷顿循环中，超临界CO2工质在管道内的流动传热规律对整个循环系统的能量转换效率具有关键性的影响。但是，超临界流体的物性变化十分剧烈，在变物性、浮升力等效应作用下，其传热特性明显有别于常规流体，传热规律有待深入研究。

目前，国内外许多学者针对超临界CO2管内流动传热特性开展了较多研究[11-14]。Rao 等[15]讨论了不同类型的超临界CO2换热器的传热和压降特性。颜建国等[16]实验研究了超临界CO2在高热流低流速条件下的对流传热特性，结果表明，在高热流低流速工况下浮升力效应显著，同一截面处的下壁面传热系数始终大于上壁面传热系数。Zhang 等[17]研究了4 mm 管道内超临界CO2的流动传热特性，并提出了一个考虑浮升力效应的经验关联式。朱兵国等[18]实验研究了超临界CO2在10 mm 垂直管内的流动传热特性，讨论了热通量、压力等参数对传热的影响，并建立了一个综合考虑物性变化及浮升力效应的传热关联式。Guo 等[19]进行了内径2 mm 圆管内超临界CO2的流动传热实验研究，建立了适用于高热流条件下的传热关联式。……