能源是现代社会经济发展的基础。循环流化床锅炉技术以其较高的换热率、低燃烧温度、污染物小排放量等特点,在国际上迅速得到商业推行。现阶段中降低单位发电量产生的污染物排放量和提高发电效率最有效的手段之一是发展参数高、容量大的超(超)临界CFB机组。然而,在实际工程运行的设备中,水冷壁上热流分布的不均匀性可导致水冷壁内管壁温度的差异,壁温的偏差非常容易引起管子爆裂,威胁锅炉的安全运行。保证水冷壁在超临界状态的运行安全成为超临界循环流化床锅炉的一个重要发展课题。本论文以超临界水为研究对象,采用数值模拟的方法来探究流体在内螺纹管中的换热特性。针对不同类型的热流密度分布,分析工况参数对换热特性的影响。主要研究内容如下:(1)在对内螺纹管施加恒定热流密度条件下,对内螺纹管道内影响垂直上升超临界水进行对流换热的数值模拟进行研究,分析了压力、质量流速和入口温度对超临界水换热的影响。在轴向均匀和非均匀加热条件下,入口温度、质量流速和压力等操作的参数对超临界水换热的影响相似。因此,最初在均匀加热条件下发展起来的关联式在非均匀加热条件下也表现出了可接受的性能。(2)在对内螺纹管施加轴向非均匀热流密度条件下,获取基于局部热流密度和局部传热系数等参数的完整轴向分布情况。在高q/G下,由于强浮力的影响,轴向加热方式对流动和传热有显著的影响。然而,最小传热系数对热流分布的敏感性较低,不能通过推迟最大热流出现来改善。当强制对流和自然对流共同作用时,轴向加热方式只影响局部换热系数。(3)在对内螺纹管进行半周加热条件下,对比分析在垂直上升内螺纹管道上施加均匀热流密度(轴向和周向)时的不同传热规律。非均匀加热的旋流作用使受热面附近的流体与非受热面附近的低温流体之间混合加强,受热面传热效果较好。(4)超临界水在非均匀的热流密度条件下换热,传热特性与均匀加热时有很大的差异。轴向非均匀加热时,轴向加热方式对流动和传热有显著的影响。而周向非均匀加热时,流体受热更加均匀,周向壁温差沿轴向逐渐减小。由于热流密度不再是均匀不变,基于恒定热流条件下得到的经验公式将无法有效地预测换热情况,因此提出新的关联式来预测在非均匀加热条件下超临界水的换热情况。关联式预测的HTC平均相对误差为0.5%,相对标准误差为10.5%。