原表面微燃机回热器传热和流动特性的研究.pdf

摘 要 摘 要 随着分布式能源系统在世界各国日益受到关注，微型燃气轮机的研究也越发 引起人们的兴趣。为使微型燃气轮机的热效率达到30％，必须在燃气轮机循环 中使用用于废气余热回收的回热器。对微型燃气轮机回热器的首要要求是回热器 必须有高效能和低造价。微型燃气轮机回热器的设计和制造应该具有高可靠性、 高回热度、低压力损失、体积小、重量轻、容易实现自动化大量生产的热交换器。 原表面，也称交错波纹表面(CC表面)与板翅式换热表面(offset表面)比较而 言拥有更好的传热和流动性能，更适合作为微型燃气轮机回热器的传热表面。 本文建立了三维数值模型对CC换热表面的单元体在Re小于1000的范围内 进行了数值模拟。在单元体的出口和入13运用了周期性的边界条件进行处理。在 单元体内预见到了强化传热的二次流动的产生，但二次流动同时增加了流动的压 力损失。研究了CC表面的结构尺寸宽高比P／H和交错角B对传热和流动的影响， 适当增大P／H和B能强化传热。 对渐扩直通、渐扩进腔两种燃气入口结构的流场进行了数值模拟，得到了两 种结构在不同的尺度下的流场和阻力损失结果，并进行了分析。通过比较，说明 了两种结构及尺寸对燃气入口局部压力损失的影响程度。综合考虑回热器和其它 小燃气轮机部件的布置，推荐了渐扩进腔这种较好的结构和尺度，能即减小局部 阻力，又使回热器和系统更加紧凑，设计得到了实际采用。 设计、制造了一种尺寸的CC换热表面回热器及两种进口导流部件，搭建了 测试实验台，并对实验件在低温范围(小于200C)内的传热和流动特性进行了 实验研究，并将实验结果与数值模拟的结果进行了比较。努塞尔特数Nu和摩擦 系数．厂的实验值与模拟值吻合良好，误差分别为33％和16％DA内。 关键词：CC表面；传热与流动特性；二次流动；燃气入口结构 Abstract Abstract NIE Song(Thermalengineering) DirectedWei qu by Inrecent distributed hasbeen much generation years，the power system paid attentionduetoits andmarketThemicroturbineis goodapplications gas very inthis andthe is oneofits A importantsystem recuperator keycomponents is toachieve ofmicro turbineThe necessary 30％efficiencygas recuperator shouldhave effectiveness，lower loss，goodreliability， recuperator high pressure manufacture toautomated cost，and compactsize，lighterweight，