圖/文：陳俊霖 韓增孝 郭江峰
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　　濕空氣透平(HAT)循環(huán)是新型先進(jìn)熱力循環(huán)*具代表性的研究方向之一?；?zé)崞髯鳛樘岣逪AT循環(huán)效率的關(guān)鍵部件之一，對(duì)循環(huán)效率和成本的影響*大。微通道結(jié)構(gòu)回?zé)崞髟谫|(zhì)量、體積和換熱性能等方面均表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展兆瓦級(jí)HAT?循環(huán)技術(shù)的新型高效低阻緊湊式微通道回?zé)崞鲹Q熱機(jī)理研究，是化石能源清潔高效可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用的重要組成部分，有助于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)。
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　　綜合國(guó)內(nèi)外的研究表明，微通道結(jié)構(gòu)PCHE回?zé)崞髦?，帶有翼型翅片的PCHE具有*優(yōu)的流動(dòng)換熱性能。研究團(tuán)隊(duì)在原有翼型翅片的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，提出了綜合性能更優(yōu)的結(jié)構(gòu)，因此將帶有新型翼型翅片的PCHE應(yīng)用于濕化燃機(jī)循環(huán)回?zé)崞魇且粋€(gè)很好的選擇。研究人員采用數(shù)值模擬方法，開(kāi)展了新型翼型流道、傳統(tǒng)翼型流道和之字形流道綜合流動(dòng)換熱性能的比較研究，基于場(chǎng)協(xié)同原理對(duì)新型翼型流道的強(qiáng)化換熱機(jī)理進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，新型翼型流道的火積耗散數(shù)和歐拉數(shù)比傳統(tǒng)翼型流道小，具有更好的熱工水力特性?；趯?shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果，獲得了新型翼型流道內(nèi)含濕煙氣流動(dòng)傳熱關(guān)聯(lián)式(見(jiàn)圖1)。

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　　濕工質(zhì)中的含濕量顯著影響微通道回?zé)崞鞯膿Q熱性能，為了分析含濕量的定量影響，研究人員構(gòu)建了翼型-直通道新型耦合流動(dòng)換熱單元三維數(shù)理模型，討論了含濕量、流量和溫度等因素對(duì)耦合換熱的影響規(guī)律，對(duì)比了翼型結(jié)構(gòu)與直通道、之字形結(jié)構(gòu)的綜合流動(dòng)換熱性能。研究表明，增加含濕量可以提高高壓空氣的整體流動(dòng)換熱特性；在等泵功的條件下，交錯(cuò)排列的翼型翅片相比較于直通道和之字形通道具有*好的熱工水力特性?；诟晒べ|(zhì)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，引入含濕量強(qiáng)化換熱因子，建立了高溫含濕煙氣和高壓濕空氣流動(dòng)換熱特性與含濕量的定量關(guān)聯(lián)式，定量描述了含濕量對(duì)傳熱和壓降特性的影響規(guī)律(見(jiàn)圖2)。

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　　以上關(guān)聯(lián)式的獲得，為濕化燃機(jī)回?zé)崞鞯男阅茴A(yù)測(cè)模型建立奠定了基礎(chǔ)，為*終濕化燃機(jī)循環(huán)性能整體分析及優(yōu)化提供了重要的技術(shù)支撐。
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　　本研究得到兩機(jī)重大專項(xiàng)基礎(chǔ)研究(2017-I-0009-0010)支持。相關(guān)研究成果已經(jīng)在Applied Thermal Engineering期刊上發(fā)表(APPL THERM ENG 188 (2021) 116620 & 192 (2021) 116939)。
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　　原標(biāo)題：濕空氣循環(huán)微通道回?zé)崞鲀?nèi)含濕工質(zhì)流動(dòng)傳熱特性研究進(jìn)展