热科学与技术

作者：陈杰,李悦,李倩,王悦,蔡伟华

单位：中海石油气电集团有限责任公司,东北电力大学,东北电力大学,东北电力大学,东北电力大学

关键词：印刷电路板式换热器,波浪形微通道,超临界甲烷,流动换热特性,等压降换热系数,

基金：中海石油气电集团科技攻关项目

在海上天然气开采及液化工艺中，印刷电路板式换热器（PCHE）与传统管壳式换热器相比具有体积小，换热效率高的优点，是目前最具应用前景的换热器。本文通过数值模拟方法，探究了PCHE典型的波浪形微通道内超临界甲烷在不同操作条件下的流动与换热特性。首先，本文在运行条件和主要结构参数相同时，对波浪形通道和Z形通道内的流动与换热情况进行了对比。结果表明，Z形通道内流动损失明显更大，换热系数也稍大。当达到相同压降时，本文所提出的波浪形通道的等压降换热系数更大，结构更优。对波浪形通道的大量模拟结果表明，进口质量流率和温度越高，换热系数越大，流动损失越大，而增加出口压力，换热系数增大，压降减小。通过与现有经典关联式进行对比，发现波浪形通道内甲烷流动与换热特性难以用现有关联式进行精准预测，为此本文提出了新的努塞尔数和范宁摩擦因子关联式，为天然气加工工艺中PCHE的热力设计提供参考。

来源：2025年第6期

《热科学与技术》期刊编辑部

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