Este artículo realiza un análisis teórico e investigación experimental visual sobre las características del régimen de flujo y sus transiciones durante el intercambio de calor por ebullición del CO2 en un canal horizontal pequeño. Basado en los resultados experimentales visuales, se actualizó el modelo teórico de predicción del estado de flujo del CO2 a bajas temperaturas de evaporación. Las condiciones experimentales fueron: densidad de flujo de calor (7.5~30 kW/m2), tasa de flujo másico (50~600 kg/(m2·s)), temperatura de saturación (﹣40~0 ℃), sequedad (0~1), diámetro interno (1.5 mm). El análisis teórico indica que la tasa de flujo másico tiene un papel decisivo en los tipos de estado de flujo durante el intercambio de calor; la densidad de flujo de calor afecta significativamente las curvas de transición entre el flujo anular y la zona de secado, y entre la zona de secado y el flujo de niebla; la temperatura de saturación tiene un impacto importante en las transiciones de estado de flujo. La investigación visual muestra que, basándose en el diagrama de estados teórico, se puede predecir bien el estado del flujo de CO2 en el canal pequeño durante el intercambio de calor por ebullición, y también reflejar la tendencia de cambio del estado bajo diferentes condiciones, aunque el diagrama teórico tiene altas desviaciones en la predicción de las zonas de secado y flujo de niebla; con la base en los datos experimentales, se añadió un factor adimensional de la relación de viscosidad líquido-gas y se propuso un nuevo modelo de predicción de la densidad crítica de flujo de calor. Considerando los efectos de la tasa de flujo másico y el flujo de calor, y según el modelo actualizado de predicción de densidad crítica y los datos experimentales, se introdujo el número de ebullición Bo para actualizar las curvas de transición entre el flujo anular y la zona de secado, la zona de secado y el flujo de niebla y la transición entre flujo intermitente/pulsátil y flujo anular en el diagrama teórico estado. Los datos de estado obtenidos en la investigación visual coinciden en un 89.4% con el modelo teórico actualizado del flujo de CO2.

CO2; canal pequeño; ebullición; diagrama de estado de flujo