印刷電路板式換熱器(PCHE)具有耐高溫高壓和結(jié)構(gòu)緊湊的特點,因此常被用于超臨界二氧化碳(S-CO₂)布雷頓循環(huán)中。本文采用分段設(shè)計方法對PCHE建立了數(shù)學模型,與實驗結(jié)果對比顯示,熱負荷、冷負荷、冷流體進口溫度、熱端換熱面積、熱端流量的誤差分別為2.700%、0.330%、0.634%、0.683%、2.219%,證明了數(shù)值模型的正確性。對不同水力直徑、壁厚及熱端進口溫度下的PCHE換熱性能及阻力特性進行了對比分析,結(jié)果表明:水力直徑與總傳熱系數(shù)和壓降成反比,冷端壓降大于熱端;壁厚與總傳熱系數(shù)成反比,但壓降對壁厚變化不敏感;熱端進口溫度越高,總傳熱系數(shù)和壓降越小。研究結(jié)果可為PCHE的幾何設(shè)計和熱力學性能的研究提供一定參考。

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【部分圖文】：

圖1簡單S-CO2布雷頓循環(huán)示意

簡單S-CO2布雷頓循環(huán)流程如圖1[15]所示。系統(tǒng)主要由壓縮機、汽輪機、發(fā)電機、回熱器、冷卻器和熱源構(gòu)成。在該循環(huán)中，約60%～70%的總循環(huán)傳熱發(fā)生在回熱器中[16]，因此，研究回路中回熱器的換熱性能十分必要。印刷電路板式換熱器（PCHE）具有結(jié)構(gòu)緊湊、耐高溫高壓、效率高等特....

圖2Nikitin等人使用的Z型流道PCHE物理模型[20]

圖2為Nikitin等人在文獻[20]中采用的Z型流道PCHE的物理模型。PCHE的核心區(qū)尺寸為71mm×76mm×896mm，熱流道數(shù)為144，冷流道數(shù)為66，每2層熱流道間排布1排冷流道，冷、熱流道的直徑分別為1.8、1.9mm。冷、熱端間的流動方式為逆流。

圖3分段設(shè)計方法[24]

將換熱器分為N個子換熱段。當N為5、10和20時，計算傳熱系數(shù)的值分別為462.19、476.01、476.75W/(m2·K)。N從10變化到20，結(jié)果僅變化0.16%，所以選取20個子換熱段進行計算。假設(shè)總熱負荷在每個子換熱段上均勻分配。計算從換熱器的一端開始，沿著熱流體的....

圖4單元段內(nèi)換熱示意

圖3分段設(shè)計方法[24]根據(jù)每個子換熱段的熱負荷、熱端進口（冷端出口）參數(shù)及質(zhì)量流量，計算得到熱端出口參數(shù)（冷端進口參數(shù)），并以此作為下一個子換熱段的輸入?yún)?shù)，直到獲得換熱器另一端參數(shù)。

本文編號：3971163