【Цель】 Для повышения эффективности теплообменника в системе хранения энергии на основе углекислого газа использованы солнечные соли и сверхкритический диоксид углерода (S-CO₂) в качестве холодного и горячего теплоносителей, исследованы характеристики теплообмена и гидродинамики в пластинчатом теплообменнике с печатными проводниками (printed circuit heat exchanger, PCHE). 【Метод】 В качестве независимых переменных выбраны диаметр канала, угол изгиба и число изгибов; в качестве откликов – общий коэффициент теплообмена K и отношение коэффициента теплообмена к перепаду давления K/ΔP; с помощью численного моделирования и метода отклика поверхности проведён анализ влияния переменных и их взаимодействий для оптимизации параметров. 【Результаты】 В диапазоне диаметра канала 1.0–2.0 мм, угла изгиба 5–30°, числа изгибов 6–10 уменьшение диаметра канала, увеличение угла изгиба и числа изгибов повышают эффективность теплообмена; диаметр канала существенно влияет на K и K/ΔP, также значимо его взаимодействие с числом изгибов; оптимальные параметры для K (при диаметре 1.003 мм, угле изгиба 29.71°, числе изгибов 9.935, K достигает 1313 Вт/(м²·К)) и для K/ΔP (при диаметре 2.0 мм, угле изгиба 9.407°, числе изгибов 6, K/ΔP достигает 0.4537 Вт/(м²·К·Па)); размер PCHE примерно в 10 раз меньше традиционного кожухотрубного теплообменника. 【Вывод】 Исследование подтверждает, что изменения диаметра канала, угла изгиба и числа изгибов в Z-образном PCHE влияют на теплообменные характеристики, а метод поверхности отклика эффективно оптимизирует параметры конструкции канала для улучшения теплообмена. PCHE также обладает значительным преимуществом компактности в системе хранения энергии на основе CO2.

Система хранения энергии на основе CO2; солнечные соли; пластинчатый теплообменник; метод поверхности отклика