凹陷阵列印刷电路板式换热器里超临界甲烷换热和流动特性模拟研究

发布时间：2021-03-29 05:33

　　为了强化液化甲烷在印刷电路板式微通道换热器中的换热能力,提出了一种凹陷阵列的微小通道换热器整体性能提高的被动式强化技术并进行了数值模拟验证。研究了流体温度范围125—265 K范围内的超临界甲烷在凹陷阵列结构微通道内的换热和流动特性,考察了凹陷阵列微通道和光滑微通道下,流体温度、质量流量、雷诺数和进口压力对传热系数、努塞尔数、摩擦因子和综合效益系数（PEC）的影响。此外,通过凹陷结构的局部流动特性分析强化换热机理,数值模拟结果表明相较于光滑微通道,凹陷阵列微通道的换热特性得到大大强化,且随雷诺数（由质量流量或者流体温度改变）的增大而增强,而摩擦因子只是有较弱的劣化。 

【文章来源】：低温工程. 2020,(02)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

超临界甲烷在不同压力下的热物性参数

将PCHE流道简化为一条100毫米长的矩形通道,其横截面内尺寸为1×1毫米,外尺寸为2×2毫米,如图2a所示,凹陷结构尺寸如图2b。此外,有如下假定:(1)因流道内压降变化相对较小,超临界甲烷物性随压力的变化忽略,在流道内只受温度影响;(2)根据文献[2],模型上下面施加均匀热流密度,左右两侧绝热。对四面均匀加热条件也进行了对比研究,结果显示两者计算结果非常接近。本文模型网格由ICEM16.0构建,采用了结构化网格,近壁面网格得到加密,如图3所示。为了平衡计算精度和效率,通过比较不同网格数下的出口温度,如表1所示,采用了12701515的网格数量。图3 通道网格和流动方向截面网格

图2 物理模型表1 网格无关性验证Table 1 Grid independence validation 参数 值 网格数 6 143 308 9 509 388 12 701 515 15 643 128 18 332 156 出口温度/K 126.693 126.686 127.160 127.163 127.156

【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界甲烷在印刷电路板换热器中加热过程模拟[J]. 李玮哲,林文胜.  低温工程. 2017(05)
[2]超临界LNG在印刷板式汽化器微细流道内的流动与换热性能数值研究[J]. 贾丹丹,赵忠超,张永,周依檬,张艳瑞,张林.  船舶工程. 2017(05)



本文编号：3107001