印刷電路板式換熱器傳熱與流動(dòng)研究進(jìn)展

于改革，陳永東，李 雪，吳曉紅

符 號(hào)

Re——雷諾數(shù)

Nu——努塞爾數(shù)

Pr——普朗特?cái)?shù)

f——阻力因子

U——總傳熱系數(shù)，W/（m2·K）

fcw——Colebrook and White阻力因子，無(wú)量綱C.F——修正因子

VS——流體定性溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s

Vb——壁面溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s

eNu——Zig-Zag通道Nu與直通道Nu比值

ef——Zig-Zag通道f與直通道f的比值

wh——波高，m

wp——單波波長(zhǎng)，m

μh——熱側(cè)流體動(dòng)力黏度，Pa·s

下 標(biāo)

b——定性溫度

pc——臨界點(diǎn)

1 前言

印刷電路板式換熱器（PCHE）已廣泛應(yīng)用于海洋油氣處理、浮式液化天然氣裝置，并且適用于耐高溫高壓等苛刻條件，在新一代核電領(lǐng)域、光熱發(fā)電領(lǐng)域、氫能領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景［1～3］。至今 PCHE 的設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)成套技術(shù)被英國(guó)Heatric公司壟斷近30年［4］，雖然近些年瑞典阿法拉伐公司、日本神鋼、美國(guó)桑迪亞研究中心聯(lián)合真空擴(kuò)散焊公司VPE等陸續(xù)推出PCHE產(chǎn)品［5，6］，但新生代公司PCHE板片材料僅限于不銹鋼316/316L，304/304L，且有關(guān)其傳熱與流動(dòng)設(shè)計(jì)核心技術(shù)仍處于保密狀態(tài)。PCHE復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度場(chǎng)與流場(chǎng)耦合效應(yīng)引起的熱力特性引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，已開(kāi)展了大量PCHE數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。

本文主要介紹了PCHE數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究進(jìn)展，列出并對(duì)比相關(guān)研究中得到的傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程，指出當(dāng)前研究存在的問(wèn)題，并為將來(lái)PCHE傳熱與流動(dòng)研究提供方向，對(duì)促進(jìn)PCHE產(chǎn)品在新領(lǐng)域應(yīng)用及國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程具有重要意義。

2 PCHE傳熱與流動(dòng)數(shù)值模擬研究

PCHE板片厚度一般小于5mm，流道形式可以分為連續(xù)型和非連續(xù)型兩大類［7］。傳熱與流動(dòng)數(shù)值模擬研究集中在應(yīng)用廣泛的連續(xù)型通道，涵蓋直通道、梯形通道、蛇形通道、Sin曲線通道、Zig-Zag通道，通道直徑在0.2～5mm，通道截面形式包括半圓形、矩形、三角形、梯形。

非連續(xù)型通道PCHE由日本學(xué)者提出，在非連續(xù)型通道PCHE傳熱與流動(dòng)模擬方面，日本學(xué)者的研究最具有代表性。Tsuzuki等關(guān)注非連續(xù)S形翅片的翅片角度與阻力降之間關(guān)系，結(jié)果表明翅片角度與阻力損失之間符合Weisbach試驗(yàn)結(jié)果［8］。通過(guò)合理布置上下游S型翅片的空間搭接位置，可有效降低阻力損失。Zhang揭示了非連續(xù)S形翅片翅片寬度、長(zhǎng)度等幾何特征參數(shù)對(duì)熱力性能的影響規(guī)律［9］。

連續(xù)型通道PCHE誕生于悉尼大學(xué)，對(duì)連續(xù)型通道PCHE傳熱與流動(dòng)模擬方面，最初目的就是優(yōu)選出采用何種截面與通道組合形式傳熱強(qiáng)化效果最佳。Figley等半圓形截面直通道內(nèi)層流模擬結(jié)果與圓形管內(nèi)層流經(jīng)典關(guān)聯(lián)式吻合較好，但是層流與湍流的轉(zhuǎn)變點(diǎn)不同于圓形截面通道的雷諾數(shù)［10］。在直通道內(nèi)半圓形截面未顯示出明顯的傳熱強(qiáng)化效果。

Geyer等在恒熱流密度邊界條件下對(duì)蛇形通道不同截面形式開(kāi)展研究圓形、半圓形和矩形截面蛇形通道充分發(fā)展層流傳熱效果相比于直通道強(qiáng)化約2.5～3倍［11］。

隨后Gupta等在恒熱流密度邊界條件下對(duì)梯形通道的的圓形截面、半圓形截面、矩形截面、三角形截面的傳熱強(qiáng)化效率進(jìn)行研究，強(qiáng)化效率隨雷諾數(shù)Re變化規(guī)律見(jiàn)圖1所示［12］。在Re＜200工況下，三角形截面和半圓形截面強(qiáng)化效率優(yōu)于矩形截面和圓形截面。

圖1 不同截面形式下強(qiáng)化效率隨Re的變化規(guī)律

Venter對(duì)梯形通道研究表明半圓形截面阻力損失高于直通道，但在雷諾數(shù)200時(shí)，1mm和1.5mm水力直徑的通道具有相同阻力損失［13］。

Lee等對(duì)Zig-Zag通道圓形、矩形、半圓形、梯形截面4種截面形式的性能進(jìn)行比較表明，矩形截面通道具有最佳傳熱特性但阻力損失最大［14］。

Zheng等在恒熱流密度和恒壁溫邊界條件下進(jìn)行Zig-Zag通道矩形截面和半圓形截面研究發(fā)現(xiàn)，矩形截面Zig-Zag通道在50＜Re＜400區(qū)間內(nèi)整體變化趨勢(shì)是隨著Re增加傳熱強(qiáng)化因子增加［15］。在Re＜200時(shí)存在充分發(fā)展的周期性流場(chǎng)，隨著Re進(jìn)一步增大，周期性流場(chǎng)消失而出現(xiàn)混沌對(duì)流現(xiàn)象。對(duì)于半圓形截面Zig-Zag通道，在400＜Re＜800范圍內(nèi)半圓形Zig-Zag通道的瞬態(tài)層流模擬表明恒壁溫下Nu始終高于恒熱流密度條件的Nu。Re＞200時(shí)周期性流動(dòng)消失而出現(xiàn)混沌對(duì)流現(xiàn)象，并且混沌對(duì)流現(xiàn)象對(duì)進(jìn)口條件較為敏感。Zig-Zag角度大小對(duì)和影響規(guī)律如圖2所示。通過(guò)對(duì)通道截面與通道組合形式的數(shù)值模擬研究，再綜合考慮各通道制造加工，基本確定了采用半圓形截面Zig-Zag通道為PHCE通道最終形式。PCHE潛在應(yīng)用工況下的數(shù)值模擬研究主要針對(duì)的就是半圓形截面Zig-Zag通道結(jié)構(gòu)形式。

圖2 Zig-Zag角度對(duì)eNu與ef因子的影響

Kim等對(duì)超高溫氣冷堆用氦氣半圓形截面Zig-Zag通道傳熱與流動(dòng)特性［16］，采用3D數(shù)值模擬方法較為全面的特征參數(shù)進(jìn)行了研究，構(gòu)建了涵蓋Zig-Zag角度、通道直徑、步距3個(gè)參數(shù)的物理模型，基于數(shù)值模擬結(jié)果建立的Nu和f計(jì)算準(zhǔn)則方程與氦-氦和氦-水測(cè)試回路試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。Ma等對(duì)超高溫氣冷堆用冷卻劑-氦工質(zhì)在半圓形截面Zig-Zag通道進(jìn)行數(shù)值模擬研究，發(fā)現(xiàn)在熱側(cè)質(zhì)量流量不變，隨著Re增加當(dāng)?shù)豊u增加，但是當(dāng)?shù)貍鳠嵯禂?shù)降低，當(dāng)?shù)刈枇p失和f因子均減小［17］。當(dāng)Re＞900時(shí)當(dāng)?shù)豊u和f與低溫工況下的計(jì)算結(jié)果相同。不同Zig-Zag角度的傳熱強(qiáng)化效果與進(jìn)口質(zhì)量流量密切相關(guān)。Seong等對(duì)布雷頓循環(huán)系統(tǒng)超臨界二氧化碳在半圓形截面Zig-Zag通道內(nèi)傳熱與流動(dòng)特性［18］，采用CFD數(shù)值模擬方法研究超出試驗(yàn)Re范圍的超臨界二氧化碳Nu和f因子準(zhǔn)側(cè)方程的適用性，結(jié)果表明少數(shù)Nu準(zhǔn)則方程外推后適用性較好，而對(duì)于f因子現(xiàn)有準(zhǔn)則方程在試驗(yàn)范圍外推后均不能較好進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)合試驗(yàn)準(zhǔn)則方程，給出了2000＜Re＜58000范圍的超臨界二氧化碳Nu準(zhǔn)則方程。

總體來(lái)說(shuō)，以上對(duì)通道截面與通道組合形式的研究就是PCHE最終定型為半圓形截面Zig-Zag通道的發(fā)展歷程，體現(xiàn)了半圓形截面Zig-Zag通道具有綜合強(qiáng)化效率的優(yōu)勢(shì)。但在通道截面和通道組合形式數(shù)值模擬中絕大部分是設(shè)定恒壁溫或者恒熱流密度邊界條件，局限于獨(dú)立處理單側(cè)通道傳熱與流動(dòng)，未考慮實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合兩側(cè)流體均是沿程變化，不能反映PCHE產(chǎn)品內(nèi)部真實(shí)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的分布。

3 PCHE傳熱與流動(dòng)的試驗(yàn)研究

PCHE傳熱與流動(dòng)試驗(yàn)可分為單層通道和樣機(jī)試驗(yàn)兩大類。單層通道試驗(yàn)是通過(guò)單層板片與樹(shù)脂玻璃組合實(shí)現(xiàn)流道可視化，主要用于研究流體在流道內(nèi)的流動(dòng)形態(tài)。樣機(jī)試驗(yàn)主要用于驗(yàn)證相關(guān)準(zhǔn)則方程的適用性。流體在通道內(nèi)的沿程溫度、壓力分布測(cè)量需要在板片蝕刻階段預(yù)留溫度計(jì)、壓力計(jì)槽道。否則，對(duì)制造完成的PCHE樣機(jī)試驗(yàn)，只能采集進(jìn)出口溫度、壓力、流量參數(shù)。

3.1 PCHE單層通道傳熱與流動(dòng)

早期對(duì)于微細(xì)通道內(nèi)流動(dòng)特性，主要采用墨跡追蹤的可視化方法。Rush等觀察Sin曲線形通道內(nèi)流動(dòng)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)在較低Re就會(huì)發(fā)生流動(dòng)不穩(wěn)定，且隨著Re增加發(fā)生不穩(wěn)定流動(dòng)越接近入口［19］。隨著可視化技術(shù)發(fā)展，學(xué)者們開(kāi)始采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)進(jìn)行微細(xì)通道流動(dòng)特性研究。Kim等就是采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)觀察半圓形截面直通道內(nèi)充分發(fā)展和發(fā)展中的傳熱與流動(dòng)現(xiàn)象，獲得了Re在500，1000，2000時(shí)發(fā)生流動(dòng)不穩(wěn)定的起始點(diǎn)，與Rush的預(yù)期結(jié)果吻合［20］。Dai等采用顯微粒子圖像測(cè)速技術(shù)和3D重構(gòu)技術(shù)對(duì)通道直徑2mm的5種不同幾何特征參數(shù)的PCHE通道內(nèi)傳熱與流動(dòng)影響開(kāi)展可視化研究與對(duì)比分析，通道幾何特征參數(shù)見(jiàn)表1［21］。顯微粒子圖像測(cè)速技術(shù)給出了50＜Re＜900內(nèi)不同通道的速度場(chǎng)分布，觀察到Zig-Zag和Sin通道轉(zhuǎn)角處均出現(xiàn)迪恩渦，Re=200時(shí)Zig-Zag1通道在轉(zhuǎn)角處回流區(qū)占據(jù)截面積最大。3D重構(gòu)技術(shù)直觀的給出了Zig-Zag1和Sin3通道截面的二次流和速度矢量圖。對(duì)Zig-Zag1和直通道瞬態(tài)的時(shí)間分辨速度測(cè)量表明從穩(wěn)態(tài)向非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界Rec發(fā)生在低雷諾數(shù)層流區(qū)域，Rec約為215。

表1 PCHE通道幾何特征參數(shù) mm

單層通道傳熱與流動(dòng)可視化研究揭示了半圓形截面通道內(nèi)流體流動(dòng)與傳熱機(jī)理，為進(jìn)一步對(duì)PCHE整機(jī)深入研究和通道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。但目前可視化試驗(yàn)研究是以單相水為試驗(yàn)工質(zhì)在低壓低雷諾數(shù)范圍等較容易實(shí)現(xiàn)條件下，進(jìn)行半圓形通道內(nèi)的傳熱與流動(dòng)特性研究。半圓形微通道內(nèi)的高壓高雷諾數(shù)范圍的超臨界流體、以及相變流體的傳熱與流動(dòng)可視化研究卻鮮有報(bào)道。

3.2 PCHE樣機(jī)傳熱與流動(dòng)

對(duì)非連續(xù)S型翅片PCHE，Ngo等在熱回收測(cè)試裝置對(duì)超臨界二氧化碳-水PCHE的傳熱與阻力特性測(cè)試表明，二氧化碳側(cè)阻力損失為傳統(tǒng)類型加熱器的0.37，水側(cè)阻力損失為傳統(tǒng)型的1/10，體積縮小為 1/3［22］。

對(duì)于半圓形截面連續(xù)型通道形式PCHE，Kim等在空氣測(cè)試回路和氦氣測(cè)試回路完成了PCHE的氦氣-空氣、氦氣-水、氦氣-氦氣列試驗(yàn)，通過(guò)大量采集試驗(yàn)系統(tǒng)中PCHE進(jìn)出口溫度、壓力數(shù)據(jù)，給出了PCHE單相氣、單相液體傳熱與流動(dòng)計(jì)算準(zhǔn)則方程，但試驗(yàn)Re限于層流區(qū)域［23］。Mylavarapu在高溫氦測(cè)試回路完成了直通道PCHE內(nèi)氦氣在層流和層流與湍流轉(zhuǎn)變區(qū)域的傳熱與流動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明半圓形通道層流與湍流轉(zhuǎn)變不同于圓管內(nèi)臨界雷諾數(shù)，Rec約為1700［24］。建議轉(zhuǎn)變區(qū)域和湍流區(qū)域Nu和f因子計(jì)算采用Gnielinski公式和Filonenko公式，層流區(qū)域fRe取值為15.767。Soo等根據(jù)Ishiduka試驗(yàn)用PCHE樣機(jī)解剖后幾何特征尺寸推算同樣來(lái)自于Heatric公司的PCHE樣機(jī)得到通道結(jié)構(gòu)尺寸，通過(guò)試驗(yàn)給出了單相水在PCHE半圓形Zig-Zag通道的Nu準(zhǔn)則方程［25］。水-水試驗(yàn)測(cè)試表明層流向湍流轉(zhuǎn)變的臨界雷諾數(shù)約為100。Chen等在Mylavarapu工作基礎(chǔ)上在高溫氦氣回路中對(duì)Zig-Zag通道PCHE進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)和瞬態(tài)性能測(cè)試，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與Kim準(zhǔn)則方程對(duì)比分析［26］。認(rèn)為導(dǎo)致兩者偏差的原因可能是幾何特征不同，較大偏差出現(xiàn)在低雷諾數(shù)區(qū)域，并且給出了層流區(qū)域普適性Nu計(jì)算準(zhǔn)則方程。吳維武等對(duì)半圓形截面Zig-Zag通道PCHE型氣化器在LNG氣化-丙烷冷凝測(cè)試回路中進(jìn)行性能測(cè)試，但由于試驗(yàn)介質(zhì)易燃易爆，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集有限，僅驗(yàn)證了PCHE縮比樣機(jī)熱負(fù)荷滿足設(shè)計(jì)要求［27］。Kruizenga等構(gòu)建了不同進(jìn)口壓力下可跨臨界溫度點(diǎn)的試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PCHE直通道沿程壁面溫度測(cè)量，相比給定進(jìn)出口條件模擬推導(dǎo)傳熱系數(shù)，實(shí)測(cè)得到了更為準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)豊u［28］。試驗(yàn)范圍涵蓋了加熱、冷卻、向上及向下流動(dòng)冷卻。Carlson等對(duì)超臨界二氧化碳在直通道和Zig-Zag通道內(nèi)傳熱與流動(dòng)性能進(jìn)行試驗(yàn)［29］，認(rèn)為Jackson關(guān)聯(lián)式基礎(chǔ)上乘以系數(shù)3.8的計(jì)算結(jié)果與超臨界二氧化碳在半圓形微通道內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)較好吻合。

以上對(duì)PCHE樣機(jī)試驗(yàn)研究主要集中于半圓形截面連續(xù)型通道形式，試驗(yàn)以單相介質(zhì)在層流區(qū)域?yàn)橹?，并且層流向湍流的轉(zhuǎn)變點(diǎn)尚未達(dá)成一致認(rèn)識(shí)。極少的相變傳熱試驗(yàn)研究未給出傳熱與流動(dòng)相關(guān)結(jié)論。

4 PCHE傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程

4.1 層流區(qū)域PCHE傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程

目前，公開(kāi)報(bào)道的PCHE傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程，在層流區(qū)域針對(duì)的工質(zhì)包含氦氣、水、空氣、氮?dú)?，其中開(kāi)展以氦氣工質(zhì)研究的原因在于四代核電堆型中，堆芯產(chǎn)生的熱量通常采用氦氣作為冷卻劑，相關(guān)準(zhǔn)則方程見(jiàn)表2。

表2 層流區(qū)域PCHE傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程

Kim提出的全局f因子準(zhǔn)則方程與試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差2.94%，準(zhǔn)則方程預(yù)計(jì)f因子與試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差在3%內(nèi)。全局Nu準(zhǔn)則方程與試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.89%，采用全局Nu準(zhǔn)則方程預(yù)計(jì)的平均Nu與試驗(yàn)數(shù)據(jù)最大偏差為9.23%。Chen試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為Kim準(zhǔn)則方程在層流區(qū)域過(guò)高預(yù)計(jì)摩擦因子，最大偏差29%。Chen給出的摩擦因子f準(zhǔn)則方程是對(duì)層流區(qū)域72組試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合而來(lái)，在95%置信區(qū)間內(nèi)，不確定度在±6%以內(nèi)。隨機(jī)選取82組試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的67組進(jìn)行非線性迭代得到的Nu準(zhǔn)則方程，在95%置信區(qū)間內(nèi)，不確定度在±6%以內(nèi)，但Chen的準(zhǔn)則方程中未考慮物性修正。Kwon將半圓形截面Zig-Zag通道的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)引入到Nu和摩擦因子準(zhǔn)則方程中，由于準(zhǔn)則方程是通過(guò)大量數(shù)值模擬而來(lái)，準(zhǔn)則方程的適用性有待進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證，且雷諾數(shù)范圍較窄。Seo給出的Nu準(zhǔn)則方程中采用了物性修正，在100＜Re＜850內(nèi)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差在±7%范圍內(nèi)。給出的摩擦因子f準(zhǔn)則方程計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差在±8%范圍內(nèi)。但是準(zhǔn)則方程同樣也存在雷諾數(shù)范圍較窄的問(wèn)題。

4.2 湍流區(qū)域PCHE傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程

在湍流區(qū)域針對(duì)的工質(zhì)僅限于超臨界CO2，主要原因是超臨界CO2是新一代高效循環(huán)-布雷頓循環(huán)系統(tǒng)的首選工質(zhì)，相關(guān)準(zhǔn)則方程見(jiàn)表3。

表3 湍流區(qū)域PCHE傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程

在表3的準(zhǔn)則方程中，Ishiduka未給出單側(cè)膜傳熱系數(shù)計(jì)算準(zhǔn)則方程，而是根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)擬合得到總傳熱系數(shù)準(zhǔn)則方程，準(zhǔn)則方程中未考慮普朗特?cái)?shù)Pr。Nikitin進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)考慮了芯體和管箱的熱量損失，但準(zhǔn)則方程中依然未考慮普朗特?cái)?shù)Pr。因試驗(yàn)裝置試驗(yàn)工況有限其采用數(shù)值模擬方法給出了Zig-Zag通道沿程的當(dāng)?shù)啬Σ烈蜃雍蚮準(zhǔn)則方程。Ngo的Nu準(zhǔn)則方程中引入了普朗特?cái)?shù)，并拓展了準(zhǔn)則方程適用范圍。

Kruizenga發(fā)現(xiàn)在超臨界二氧化碳冷卻試驗(yàn)中，當(dāng)高于1.2倍擬臨界溫度時(shí)Jackson準(zhǔn)則方程能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)傳熱系數(shù)，但低于此溫度時(shí)會(huì)過(guò)高估計(jì)傳熱系數(shù)。進(jìn)而提出了進(jìn)行物性修正的Jackson準(zhǔn)則方程作為半圓形直通道內(nèi)準(zhǔn)則方程，同時(shí)建議采用Colebrook公式為摩擦因子準(zhǔn)則方程，預(yù)計(jì)的阻力損失與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。對(duì)于Zig-Zag通道內(nèi)準(zhǔn)則方程則是單純的在直通道準(zhǔn)則方程基礎(chǔ)上分別乘以某一常數(shù)。

5 結(jié)論

本文綜合分析了國(guó)內(nèi)外印刷電路板式換熱器傳熱與流動(dòng)數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究進(jìn)展，列出并對(duì)比了相關(guān)研究中得到的傳熱與流動(dòng)準(zhǔn)則方程。指出印刷電路板式換熱器的傳熱與流動(dòng)研究依然存在著以下問(wèn)題：數(shù)值模擬設(shè)定恒定邊界條件，單層通道傳熱與流動(dòng)的試驗(yàn)局限于單相工質(zhì)低雷諾數(shù)范圍，樣機(jī)傳熱與流動(dòng)試驗(yàn)局限于單相、超臨界工質(zhì)。

以半圓形截面Zig-Zag通道為對(duì)象的傳熱與流動(dòng)研究是主流趨勢(shì)，建議從如下幾個(gè)方面開(kāi)展深入研究：

（1）在寬泛雷諾數(shù)范圍內(nèi)開(kāi)展非恒定單側(cè)邊界條件下的半圓形截面通道內(nèi)傳熱與流動(dòng)數(shù)值模擬。

（2）針對(duì)半圓形截面Zig-Zag通道傳熱強(qiáng)化同時(shí)阻力損失增大的特點(diǎn)，開(kāi)展不同Zig-Zag通道特征參數(shù)的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究，明確結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對(duì)熱傳特性和阻力特性影，為印刷電路板式換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

（3）深入研究超臨界二氧化碳在半圓形截面Zig-Zag通道內(nèi)傳熱與流動(dòng)特性，獲取超臨界二氧化碳的普適性準(zhǔn)則方程，為印刷電路板式換熱器在四代核電布雷頓循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

（4）深入研究半圓形截面通道內(nèi)沸騰、冷凝傳熱機(jī)理，為我國(guó)下一代浮式再汽化裝置上印刷電路板式換熱器的研發(fā)提供技術(shù)支撐。

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