CN208780012U - 一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道 - Google Patents
一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，非均匀变截面机翼型高效换热通道由某一种特定的机翼型线形成单元体，若干个机翼型单元体沿流动方向以一定角度θ形成扩张型或收缩型的变流动截面积布置，使得沿流动方向各个截面的流速尽可能一致，降低流动阻力，对于冷流体的流体，采用扩张布置，θ小于90度；对于热流体的流体，采用收缩布置，θ大于90度，通过采用现有机翼型线可以破坏流动边界层，同时降低流动阻力，提升换热通道的综合流动传热性能；通过针对冷热流体沿流动方向密度的不同变化，有针对性的采用扩张或收缩型的非均匀布置方式，使得流动沿流动方向接近等速流动，进一步降低流动阻力，达到最佳的流动传热综合性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及高效紧凑型换热器技术领域，特别涉及一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道。
背景技术
超临界二氧化碳循环发电系统，可以在更低的吸热温度下实现更高的循环发电效率，且设备尺寸远远小于同参数的蒸汽机组，技术经济性很好。超临界二氧化碳循环发电系统有大量的余热(约为发电量的3～4倍)需要采用高效低阻紧凑式换热器才能降低生产成本，减少设备体积，满足工程实际需要。如采用扩散粘结焊工艺(diffusion bonding)的印刷电路换热器(Printed circuit heat exchanger，PCHE)， PCHE多采用1～2mm当量水力直径的复杂微小流道以实现在低流阻条件下，达到强化传热的效果。
传统的超临界流体换热设备多为单侧是超临界工质。而超临界CO2回热器中冷热两侧工质均为超临界流体，是两个不同压力和温度的变物性双超临界流体之间相互影响的传热过程。回热器流道两侧冷热超临界CO2的密度、比热容和粘性都不断变化，冷热流体流道间不同区域的热流密度也呈现出非线性的变化，加热和冷却流道内的传热特性不同且相互影响，特别是由于两侧工质的密度和比热容差别较大，在流道内部极易出现温度夹点效应(由于冷热流体温差接近无限小，引起传热失效等问题)，从而影响系统的安全运行。目前对这种耦合传热规律的认识不足，缺乏合理的计算方法，现有的回热器换热通道几乎都没有考虑上述特点，设计偏差较大。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，从而使得回热器设计更加准确，获得更加高效的综合流动传热特性的用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，由机翼型线形成单元体，若干个机翼型单元体沿流动方向以一定角度θ形成扩张型或收缩型的变流动截面积布置，使得沿流动方向各个截面的流速保持一致。
所述的流体沿流动方向被加热时，沿流动方向形成扩张型变流动截面布置，扩张角θ小于90度。
所述的流体沿流动方向被冷却时，沿流动方向形成收缩型变流动截面布置，收缩角θ大于90度。
本实用新型的有益效果：
通过采用现有机翼型线可以破坏流动边界层，同时降低流动阻力，提升换热通道的综合流动传热性能；
通过针对冷热流体沿流动方向密度的不同变化，有针对性的采用扩张或收缩型的非均匀布置方式，使得流动沿流动方向接近等速流动，降低流动阻力，达到最佳的流动传热综合性能。
总体来看，通过以上创新方法，可以使得冷热换热通道根据超临界CO2物性的变化进行特殊设计，从而使得回热器设计更加准确，获得更加高效的综合流动传热性能。
附图说明
图1为变截面机翼型θ小于90度高效换热通道。
图2为变截面机翼型θ大于90度高效换热通道。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示为一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道。
所述变截面机翼型高效换热通道由某一种特定的机翼型线形成单元体，若干个机翼型单元体沿流动方向以一定角度θ形成扩张型或收缩型的变流动截面积布置。使得沿流动方向各个截面的流速尽可能一致，降低流动阻力，从而获得更加高效的综合流动传热特性。
所述的一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，对于流体沿流动方向被加热的情况，沿流动方向形成扩张型变流动截面布置，扩张角θ小于 90度。以保证沿流动方向各个截面的平均流速基本一致为原则进行设计。
所述的一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，对于流体沿流动方向被冷却的情况，沿流动方向形成收缩型变流动截面布置，收缩角θ大于 90度。且保证沿流动方向各个截面的平均流速基本一致为原则进行设计。
本实用新型的工作原理：
新的冷热换热通道根据超临界CO2物性的变化进行特殊设计，从而使得回热器设计更加准确，获得更加高效的综合流动传热特性。非均匀变截面机翼型高效换热通道由某一种特定的机翼型线形成单元体，若干个机翼型单元体沿流动方向以一定角度θ形成扩张型或收缩型的变流动截面积布置，使得沿流动方向各个截面的流速尽可能一致，降低流动阻力。对于冷流体(被加热)的流体，采用扩张布置，θ小于90度；对于热流体(被冷却)的流体，采用收缩布置。θ大于90度。具体角度根据不同的设计工况进行特殊设计确定。通过采用现有机翼型线可以破坏流动边界层，同时降低流动阻力，提升换热通道的综合流动传热性能；通过针对冷热流体沿流动方向密度的不同变化，有针对性的采用扩张或收缩型的非均匀布置方式，使得流动沿流动方向接近等速流动，进一步降低流动阻力，达到最佳的流动传热综合性能。
Claims (3)
1.一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，其特征在于，由机翼型线形成单元体，若干个机翼型单元体沿流动方向以一定角度θ形成扩张型或收缩型的变流动截面积布置，使得流体沿流动方向各个截面的流速保持一致。
2.根据权利要求1所述的一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，其特征在于，所述的流体沿流动方向被加热时，沿流动方向形成扩张型变流动截面布置，扩张角θ小于90度。
3.根据权利要求1所述的一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道，其特征在于，所述的流体沿流动方向被冷却时，沿流动方向形成收缩型变流动截面布置，收缩角θ大于90度。
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| CN201821054054.6U CN208780012U (zh) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | 一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道 |
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| CN201821054054.6U CN208780012U (zh) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | 一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道 |
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| CN201821054054.6U Active CN208780012U (zh) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | 一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108627044A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-09 | 西安热工研究院有限公司 | 一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道设计方法 |
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2018
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| CN108627044A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-10-09 | 西安热工研究院有限公司 | 一种用于超临界二氧化碳回热器变截面机翼型高效换热通道设计方法 |
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