超流氦系统负压低温板翅式换热器新型波纹-锯齿翅片的性能研究

郝鸿伟, 文键, 赵欣, 李超龙, 王斯民, 厉彦忠

(1.西安交通大学能源与动力工程学院, 710049, 西安; 2.西安交通大学化学工程与技术学院, 710049, 西安)

一些大型科学装置需要超流氦低温系统来提供冷量,对超导腔或超导磁体进行冷却。负压低温换热器是超流氦低温系统的重要部件,其流动换热性能直接影响着系统的性能及可靠性[1-2]。超流氦系统内的负压低温板翅式换热器,由于其工作特性,对流动换热综合性能要求很高。锯齿翅片主要通过翅片的交错来破坏流动传热边界层进而达到强化传热的目的,而波纹翅片则主要通过波纹结构,使流体在通道内的流动方向不断发生变化从而强化传热。许多学者对板翅式换热器翅片的表面性能进行相应的理论和实验研究[3-9],但由于负压低温换热器特殊的工作环境,且低温下实验数据获取困难,目前其设计还主要依靠工程经验进行测试调整,没有成熟的设计方法和流程。在理论研究方面,王哲等针对超流氦系统的负压低温换热器,在考虑了低温下变物性和轴向导热的基础上开发了一种准一维换热器计算模型,并对一个实际工况进行了换热器的相关设计[10]。李超龙等对锯齿翅片通道在负压低温工况下的性能进行了研究,并对其流动传热关联式进行拟合[11];文献[12-14]均对负压低温换热器的换热及压降性能进行了相关研究。实验研究方面,Treite等将板翅式换热器应用于为费米实验室设计的1.8 K超流氦……