结构和工况参数对印刷电路板式换热器性能的影响

发布时间：2024-05-12 09:01

　　印刷电路板式换热器(PCHE)具有耐高温高压和结构紧凑的特点,因此常被用于超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环中。本文采用分段设计方法对PCHE建立了数学模型,与实验结果对比显示,热负荷、冷负荷、冷流体进口温度、热端换热面积、热端流量的误差分别为2.700%、0.330%、0.634%、0.683%、2.219%,证明了数值模型的正确性。对不同水力直径、壁厚及热端进口温度下的PCHE换热性能及阻力特性进行了对比分析,结果表明:水力直径与总传热系数和压降成反比,冷端压降大于热端;壁厚与总传热系数成反比,但压降对壁厚变化不敏感;热端进口温度越高,总传热系数和压降越小。研究结果可为PCHE的几何设计和热力学性能的研究提供一定参考。

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【部分图文】：

图1简单S-CO2布雷顿循环示意

简单S-CO2布雷顿循环流程如图1[15]所示。系统主要由压缩机、汽轮机、发电机、回热器、冷却器和热源构成。在该循环中，约60%～70%的总循环传热发生在回热器中[16]，因此，研究回路中回热器的换热性能十分必要。印刷电路板式换热器（PCHE）具有结构紧凑、耐高温高压、效率高等特....

图2Nikitin等人使用的Z型流道PCHE物理模型[20]

图2为Nikitin等人在文献[20]中采用的Z型流道PCHE的物理模型。PCHE的核心区尺寸为71mm×76mm×896mm，热流道数为144，冷流道数为66，每2层热流道间排布1排冷流道，冷、热流道的直径分别为1.8、1.9mm。冷、热端间的流动方式为逆流。

图3分段设计方法[24]

将换热器分为N个子换热段。当N为5、10和20时，计算传热系数的值分别为462.19、476.01、476.75W/(m2·K)。N从10变化到20，结果仅变化0.16%，所以选取20个子换热段进行计算。假设总热负荷在每个子换热段上均匀分配。计算从换热器的一端开始，沿着热流体的....

图4单元段内换热示意

图3分段设计方法[24]根据每个子换热段的热负荷、热端进口（冷端出口）参数及质量流量，计算得到热端出口参数（冷端进口参数），并以此作为下一个子换热段的输入参数，直到获得换热器另一端参数。

本文编号：3971163