В статье проводится теоретический анализ и визуальное экспериментальное исследование характеристик состояния потока и его переходов при кипячении CO2 в горизонтальном тонком канале. На основе результатов визуальных экспериментов обновлена теоретическая модель прогнозирования состояний потока CO2 при низких температурах испарения. Условия эксперимента: тепловой поток (7,5~30 кВт/м2), массовый расход (50~600 кг/(м2·с)), температура насыщения (﹣40~0 ℃), степень сухости (0~1), внутренний диаметр (1,5 мм). Теоретический анализ показывает, что массовый расход оказывает решающее влияние на формы состояний потока, через которые проходит процесс теплообмена; тепловой поток значительно влияет на кривые перехода между кольцевым потоком и пересушенной областью, а также между пересушенной областью и туманоподобным потоком; температура насыщения играет важную роль в переходах состояний потока. Визуальные исследования показывают, что на основе теоретической карты состояний можно достаточно точно прогнозировать состояние потока CO2 в тонком канале при кипящем теплообмене, а также отражать тенденции изменения состояний при различных условиях, однако теоретическая карта имеет большие отклонения в прогнозах пересушенных и туманоподобных областей; на основе экспериментальных данных введен безразмерный фактор вязкости жидкости и газа и предложена новая модель прогнозирования критической плотности теплового потока. С учетом влияния массового расхода и теплового потока, на основе обновленной модели критической плотности теплового потока и экспериментальных данных, с привлечением числа кипения (Bo) обновлены кривые перехода между кольцевым потоком и пересушенной областью, пересушенной областью и туманоподобным потоком, а также областью прерывистого/пульсирующего потока и кольцевого потока на теоретической карте состояний. Полученные данные визуальных исследований на 89,4% соответствуют обновленной теоретической модели состояний потока CO2.

CO2; тонкий канал; кипящий теплообмен; карта состояний