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印刷板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)具有紧凑度高,换热面积大,耐高压低温等优点,是一种较为有前景的板式换热器。由于具有较高的紧凑性从而具有较小的体积,作为汽化器特别适用于高压条件下的有限体积的气化过程。PCHE的通道形状一般有直通道、Z型通道、通道中带有间断的S型翅片及翼型翅片四种流道结构。其中Z型通道由于相对简单的制造工艺和较低的制造维护成本,是应用最广泛的通道形状之一。然而相比于直通道,Z型通道的传热强化是以压降增大为代价的。因此深入研究Z型通道,在提高换热性能的同时压降增加较少是很有意义的。本课题主要研究超临界LNG在Z型PCHE通道中流动与换热特性。采用CFD数值仿真的方法,对超临界LNG在通道内的流动与换热特性进行数值仿真研究。首先使用Fluent软件,采用SSTκ-ω湍流模型对超临界LNG在直通道与Z型通道的PCHE中的换热特性进行数值仿真研究。模拟计算过程中,将超临界LNG的热物性拟合成温度的多项式函数,采用分段多项式方法将超临界LNG在6.5-10 MPa范围内的热物性关联到Fluent软件中。分析讨论PCHE通道的角度(0-45°)、入口的质量流量207.2kg/(m~2·K)-621.6 kg/(m~2·K)和操作压力6.5-10 MPa条件下对超临界LNG的对流换热系数和压降的影响。利用无量纲参数努塞尔特数(Nu)和欧拉数(Eu)、范宁摩擦系数(f)来评价超临界LNG的传热性能和压降性能。通过考虑传热特性和压降特性,提出Nu/Eu和性能评价指标(performance evaluation criterion,PEC)来评估综合换热性能以寻找更好的弯曲角度和工况条件。当质量流量变化范围从207.2 kg/(m~2·K)增长到621.6 kg/(m~2·K)时,弯曲角度小于15°时超临界LNG具有较好的综合传热性能;当质量流量大于414.4 kg/(m~2·K)时,超临界LNG在弯曲角度为10°以及更小的角度时的换热性能比15°更好。另外,超临界LNG在较高的质量流量和较低的操作压力条件下有较佳的传热性能。为了提高Z型通道的换热性能和降低压降,从而提高PCHE的综合换热性能,基于45°的Z型通道的研究基础,提出了两种新型形状的PCHE通道,即Z型通道中插入不同长度的直通道,以及带有弧度的Z型通道,对其数值仿真研究并与传统的Z型通道进行了比较。在质量流量为207.2-621.6 kg/(m~2·K)条件下,分析比较了超临界LNG在Z型通道、Z型通道中插入1-5 mm的直通道,以及带有弧度的Z型通道的局部和总压降及换热特性。采用Nu/Eu和PEC来对插入直通道的Z型通道和带有弧度的Z型通道的总换热性能与Z型通道进行比较。根据传热和压降性能,超临界LNG在插入直通道的Z型通道和带有弧度的Z型通道的综合换热性能比在Z型通道中好,并且在低质量流量下更佳。另外,超临界LNG在插入3-5 mm直通道的Z型通道具有最好的综合换热性能。