有机朗肯循环钎焊板式再生器的域减CFD：验证与传热关联

《Energies》：Domain-Reduced CFD of a Brazed-Plate Recuperator for Organic Rankine Cycles: Validation and Heat-Transfer Correlations

　　钎焊板式换热器（BPHE）被广泛应用于有机朗肯循环（ORC）系统中作为回热器，但其波纹流道使得全尺寸计算流体力学（CFD）仿真的计算代价过高，从而限制了CFD在性能预测和推导面向设计的传热关联式方面的应用。本文提出了一种经验证的简化域CFD方法，用于模拟以R134a为工质的BPHE回热器。计算域被简化为单个换热单元（一个蒸汽波纹通道和一个液体波纹通道，由一块传热板隔开），并通过截断板长至完全发展的波纹区域、利用纵向对称性以及用梯形形状近似波纹轮廓进一步缩小规模；所得网格（约4.5 × 10?个网格单元）比估计的2 × 10?网格单元的全堆叠网格小约44.5倍。采用微小型ORC实验装置上五个稳态工况（质量流量0.08–0.22 kg/s，Re ≈ 500–18,500）进行验证，通过将实验数据通过ε–NTU公式映射至简化域。CFD对热侧和冷侧温升/温降的预测与参考值的偏差不超过1–10%。在此基础上，提出了单相努塞尔数（Nusselt number）关联式，适用于液相500 < Re < 1400和汽相6000 < Re < 18,500的范围。所提出的方法和结果支持对BPHE回热器进行初步的、针对特定几何和模型的评估；更广泛的普适性需要额外的几何形状、工况点以及模型形式的验证。