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作者：马亮;邓广哲;王守印;蔚斐;高亮;袁超;
单位：陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司;西安科技大学能源学院;
摘要：在“双碳”目标背景下，探索CO_2高效地质封存和高能利用途径，是CO_2减排研究的热点问题。基于CO_2多相态变化特性以及能源利用方面表现出的安全环保及成本优势，提出一种新型碳封存超临界CO_2螺旋管换热器，并建立了数值仿真模型，以5℃条件下CO_2为对象，设计水作为载热流体的换热方案，研究了螺旋换热器在不同水温作用下对CO_2的温度、压力及其热应力耦合变化规律。结果表明：随着水热流体温度的增加，CO_2的升温速率与水温成正比，CO_2输出温度与水热流体温度呈正相关变化；与CO_2传热效率相比，受CO_2相变吸热影响导致水热流体传热效率较慢，水热流体传热与温度变化成正比；初始水温升高，CO_2相变速度明显增加，流量对CO_2相变吸热影响较大，水热流体的体积流量与CO_2温度变化呈负相关；受CO_2升温吸热影响，水热流体的耗散温度与CO_2吸热温度成正比；当管径和入口压力恒定情况下，100℃的水热流体与CO_2进行换热可以较好地满足CO_2相变吸热的要求。试验验证了水热流体螺旋管换热器的有效性和便捷性，研究为超临界CO_2螺旋式换热器的设计提供了依据。
关键词：超临界CO_2;;螺旋管换热器;;水热交换;;传热;;数值模拟
基金资助：国家自然科学基金项目(51304119);; 陕西省自然科学基础研究计划项目(2019JLP09);; 新疆生产建设兵团重点领域科技攻关计划项目(2019AB001)
