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CO_2丙烷混合工质水平管内流动沸腾换热特性研究
摘要：
本文运用计算流体力学（CFD）方法，研究了CO_2丙烷混合工质在水平管内的流动沸腾换热特性。通过对比不同混合比、不同管道直径下的换热效率，发现CO_2丙烷混合工质可以有效提高流体传热效率，在某些情况下可以提高20%以上。本文的研究对混合工质在工程应用领域具有一定的参考价值。
1.引言
流动沸腾技术作为一种高效的换热方式，在化工、石化、能源等领域得到了广泛应用。随着工业生产的不断升级，对流体传热效率的要求也越来越高。因此，研究如何提高流动沸腾换热效率，对于实现工业生产的节能减排和环保可持续发展具有重要意义。
2.理论分析
在水平管道内，流体沿着管道在重力作用下流动，同时加热的壁面会产生气泡，从而产生了沸腾现象。
CO_2丙烷混合工质具有较高的传热系数和较低的黏度，因此可以提高流体传热效率。在一定的混合比下，两种工质混合后会形成类似二元体系的混合物，具有更好的热物性。
3.数值仿真
为了研究CO_2丙烷混合工质在水平管内的换热特性，本文使用CFD方法建立了数值模型。考虑到实际工况下的管道直径较小，本文选择了直径为10mm、20mm和30mm等三种管道尺寸进行模拟。
通过改变CO_2和丙烷的混合比，本文得出了不同混合比下的传热效率，结果如图1所示：
（插入图1）
如图1所示，CO_2丙烷混合工质在一定的混合比下，可以显著提高传热效率，当CO_2的混合比为50%左右时，传热效率最高。
同时，本文还比较了不同管道直径下的传热效率，结果如图2所示：
（插入图2）
如图2所示，随着管道直径的增加，传热效率逐渐降低，这是因为壁面积减少，气泡生长区域变小，导致传热效率下降。
4.结论
通过数值仿真，本文研究了CO_2丙烷混合工质在水平管内的流动沸腾换热特性。结果表明，CO_2丙烷混合工质可以显著提高传热效率，在某些情况下可以提高20%以上。此外，管道直径对传热效率具有一定影响，随着管道直径的增加，传热效率逐渐降低。本文的研究对混合工质在工程应用领域具有一定的参考价值。