论文部分内容阅读
采用回热循环是提高微型燃气轮机效率的关键所在。回热器的作用是利用排气中的废热来加热压缩空气以节省部分燃料,从而提高燃机效率。无回热的简单循环微型燃机效率为17～20%,有回热时可达30%或更高。微型燃机的特点要求回热器具有高可靠性、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等特性。CC型一次表面回热器由于拥有更好的流动和传热性能,更适合作为微型燃机回热器使用。 本文对一次表面回热器不同交错角的单元体建立了三维数值模型,在低雷诺数范围内进行了数值模拟。数值分析表明:换热表面努塞尔特数随着雷诺数的增加而增加,在交错角0°≤θ≤75°范围内,表面努塞尔特数随交错角的增大而增大,而在75°<θ≤90°时,换热表面努塞尔特数随交错角的增大反而减小;在模拟的雷诺数范围内,当宽高比P/H<2时,换热表面努塞尔特数随通道宽高比的增加而增加,在P/H>2时,换热表面努塞尔特数随通道宽高比的增加而减小:范宁摩擦系数随雷诺数的增大而减小且变化越来越平缓,并随交错角θ的增大而增大,随通道宽高比的增加而减小;最佳的换热表面是P/H=2.2,θ=60°表面。 建立了特殊的θ=0°CC型一次表面回热器全程通道的三维数值模型,考虑物性参数随温度的变化,对全程通道回热器两种流体的流动与换热进行了计算和分析,并与实验值和经验公式计算值进行了比较。结果表明:在一定的雷诺数范围内,关于表面努塞尔特数和压力损失值,数值模拟和经验公式计算结果较吻合,在此范围之外,两者计算结果偏差较大;总传热系数随雷诺数的增加而略有增加;压力损失随雷诺数增加而明显增加;当回热器部分流量工作时,回热度升高。 对于微型燃机θ=60°CC型表面结构的一次表面回热器,利用数值模拟辅助修正系数法获得了整体回热器的总传热系数和压力损失值,并与实验测试结果进行了比较。