缠结通道对印刷电路热交换器传热的影响

（Joonyoungensp;Sungensp;Jae Youngensp;Lee）

强调

进行实验和CFD分析，并比较结果。

与层流模型相比，湍流模型与实验数据更为一致。

即使流量范围为1000lt;Relt;3000，结果也显示出湍流特性。

改进的传热原因被讨论为温度均匀性和漩涡。

摘要

用于热电发电的热交换器需要通过将与发电有关的热传递与泵功率消耗进行比较来实现最佳效率。该研究的主要目的是使用缠结通道以较低的流速增强传热。新引入的通道设计用于通过缠结形状增加热传递，尽管雷诺数较低。实验和数值分析都用于研究本印刷电路热交换器（PCHE）的热 - 水力特性。使用ANSYS CFX 15.0的计算流体动力学分析成功地预测了实验数据，入口和出口之间的温度和压力差异的平均误差分别为1.25％和4.51％。当雷诺数在1000到3000之间时，目前具有缠结通道的PCHE显示出传热的改善。在数值计算的基础上，利用温度均匀性的概念研究了几何效应。混合区中的温度均匀性可能是在相对低的雷诺数范围内改善传热的原因。

关键词：印刷电路热交换器、小通道、纠结的渠道、实验、计算流体动力学分析温度均匀性

1.介绍

印刷电路热交换器（PCHE）具有几个优点，如大面积密度或压力能力。PCHE由许多堆叠的金属板组成，这些金属板被蚀刻以形成流体通路。扩散粘合技术用于连接板以避免焊接接头或任何其他类型的接头，其可能成为流体流动的障碍。这也增加了润湿面积。

上等以前的研究主要集中在它们的热工水力特性，以增加传热速率与紧凑的尺寸。这些研究旨在重新配置或重新设计通道，以研究通道形状的影响。Kim等人研究了具有Z字形通道的PCHE，其目的是在中间换热器中使用高温气冷反应器和极高温反应器。热液压PCHE在传热效率方面的特性和局限性已通过实验和计算流体动力学（CFD）分析。根据实验数据已经提出，S形翅片通道可以改善PCHEs的热工水力性能。此外，Tsuzuki等人。报道了一种确定适当的努塞尔相关性的新方法。还研究了翼型鳍片通道以改善PCHE的性能。从液压的观点来看，翼型翅片通道具有几个优点，并在保持传热的同时降低压降。Vitillo等。根据CFD研究的结果提出了一种创新的板式换热器，该研究侧重于部分流体通道ensp;。他们主要关注核工业的应用; 这意味着与本研究的目标相比，流速范围相对较大。在这些研究中也没有考虑到PCHE中传热改善的原因。

已经研究了使用废热回收的热电发电系统。本研究的重点是热电发电的实际流速，要求雷诺数在1000到3000之间; 这个范围可以达到最大净功率。因此，本研究的主要目的是开发一种用于热电发电应用的热交换器;在这种情况下，泵消耗的功率的减少是增加净功率的重要问题。缠结通道设计为在相对低的流速下通过几何效应最大化热传递。