Optimisation découplée du transfert de chaleur et de la résistance à l'écoulement dans un échangeur à circuit imprimé pour système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone supercritique

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摘要

【Objectif】 Pour améliorer l'efficacité de l'échangeur thermique dans le système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone, le sel solaire et le dioxyde de carbone supercritique (S-CO2) sont utilisés comme fluides côté froid et chaud, étudiés pour leurs performances d'écoulement et de transfert de chaleur dans un échangeur de chaleur à circuit imprimé (printed circuit heat exchanger, PCHE). 【Méthode】 Le diamètre du canal, l'angle de déviation et le nombre de cycles de déviation sont choisis comme variables indépendantes ; le coefficient de transfert de chaleur total K et le rapport K/ΔP (coefficient de transfert de chaleur à la perte de charge) comme variables de réponse. Une simulation numérique combinée à la méthode de surface de réponse est utilisée pour analyser l'effet des variables et leurs interactions, puis optimiser les paramètres. 【Résultats】 Dans la plage de diamètre de canal entre 1.0 et 2.0 mm, angle de déviation 5 à 30°, et nombre de cycles de déviation 6 à 10, la réduction du diamètre du canal, l'augmentation de l'angle et du nombre de cycles améliorent l'efficacité de transfert de chaleur ; le diamètre du canal a un impact significatif sur K et K/ΔP, ainsi que son interaction avec le nombre de cycles ; les paramètres optimaux de K sont (diamètre 1.003 mm, angle 29.71°, cycles 9.935, K atteignant 1313 W/(m2·K)) et pour K/ΔP (diamètre 2.0 mm, angle 9.407°, cycles 6, K/ΔP atteignant 0.4537 W/(m2·K·Pa)) ; la taille du PCHE est environ un dixième de celle des échangeurs tubulaires classiques. 【Conclusion】 L'étude confirme que les modifications du diamètre du canal, de l'angle et du nombre de cycles dans un PCHE en Z influencent la performance thermique, et que la méthode de surface de réponse peut optimiser efficacement la structure du canal pour améliorer les performances. Le PCHE offre également un avantage compact notable dans les systèmes de stockage d'énergie au CO2.

关键词

Système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone; sel fondu; échangeur à circuit imprimé; méthode de surface de réponse

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