超临界二氧化碳布雷顿循环因其高效紧凑、成本低廉、适用广泛等优点,成为一种应用前景广阔的能量转换系统。作为该系统的核心设备之一,换热器扮演至关重要的角色。相比其他传统类型换热器,印刷电路板换热器具有结构紧凑、抗压承温、安全耐腐等特点,然而微细通道的流阻过大成为制约该型换热器广泛应用的壁垒,开发一种兼顾高效和低阻的换热结构成为近年来研究学者关注的焦点。
针对这一科学问题,西安交通大学能动学院能质可控及应用研究团队(CEMTA)在前期理论研究的基础上深入研究印刷电路板换热器强化传热结构的最新进展,提出一种减阻强效的非对称翼型肋片结构。这项工作为揭示利用局部热阻比梯度强化传热机理提供了具有参考价值的实验支撑,并为高效换热器的精准设计提供了思路。
图1 非对称翼型肋片结构及其布局
图2 工况参数对平均热阻比影响
该研究结果以“Experimental investigation on heat transfer performance based on average thermal-resistance ratio for supercritical carbon dioxide in asymmetric airfoil-fin printed circuit heat exchanger”为题,于2022年04月04日在国际权威期刊《能源》(Energy) 上在线发表。该工作以西安交通大学为唯一作者单位,CEMTA研究团队博士生常宏亮为第一作者,王秋旺教授为通讯作者,论文作者还包括马挺教授等。这一工作是CEMTA研究团队在《国际传热传质》(International Journal of Heat and Mass Transfer)、《能源转化与管理》(Energy Conversion and Management)、应用热能工程(Applied Thermal Engineering)等期刊报道先进印刷电路板换热器的广泛应用之后,围绕利用局部热阻比梯度强化传热机理在以超临界二氧化碳为工质的非对称翼型肋片换热器中应用的重要拓展。该工作得到国家自然科学基金重点项目及创新群体项目的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124164
王秋旺教授主页:http://wangqw.gr.xjtu.edu.cn