[科普中国]-板翅式回热器

应用背景

近年来，微型燃气轮机得到了迅猛的发展，其中回热器的技术进步起了关键性的作用。空气在压缩机中被压缩后进入回热器，在回热器中吸收做功后燃气的部分废气的热量，然后进入燃烧室，与燃料混合燃烧后进入涡轮机，在涡轮机中做功后排除；排除的燃气的温度比较高，进入回热器，加热压缩机出来的空气；从回热器排除的废气(200℃以上)，再经过一个余热回收装置，使系统效率进一步提高。显然，微型燃气轮机回热器的作用，是利用燃气轮机排气中的废热来加热压缩空气，以代替部分燃料，使排气温度降低，从而提高微型燃气轮机的发电效率。现有的微型燃气轮机的发电功率为25～500kW，无回热器时发电效率为17%～20%，有回热器时的发电效率为25%~30%。

回热器基本上可分表面式和再生式两类。表面式回热器中又有管壳式、板式、饭翅式及原表面式(新型板式)几种不同的结构。可以用于微型燃气轮机的主要是回转再生式回热器、板翅式回热器及原表面式回热器三种结构。

结构板翅形回热器是用一次传热表面的板作隔壁，另以二次传热表面的弓形或齿形翅片与板形成流道的回热器。它由隔板(厚约0．5mm)、翅片(厚为0．1～0．2mm)和封条三种元件组成，一般燃气流道与空气流道相间积叠成单元体，燃气的热量通过隔板和翅片传给空气。板翅式回热器芯体见图。

作用板翅式回热器的作用一是使节流前得高压液体过冷，以免在节流前汽化，同时提高压缩机吸气温度，以减轻有害过热和改善压缩机工作条件；二是对R12、R502等制冷剂可提高其制冷装置的制冷系数；三是抵消气体中夹带的液体汽化，既可回收冷量又可确保压缩机正常回油。

特点其优点是传热系数高，结构紧凑，单位体积传热面积大，可达1500～2500m2/m 3，相当于管壳式的十几倍；重量轻、强度高、工作温度和压力的范围大，特别适合高压循环。其缺点是结构较复杂，要求加工工艺和单元体组焊技术高，流道小、压损较大。但近年来由于设计和工艺水平的不断提高，它的应用最为广泛，国内也已基本具备了研制条件。根据板翅式回热器的形状不同，可分为矩形、三角形、波纹形、交错板翅形、孔板形，以及百叶形等。1

传热特性（1）板式换热器随燃气侧板间距的上升，存在一最佳板间距点，在该点总体积最小；

（2）板翅式回热器随通道数的增加，紧凑度和总体积上升，流动阻力下降；

（3）在回热效率相同的情况下，使用板翅式回热器能大幅度减小体积，板翅式回热器的紧凑度较高，且摩擦阻力略有上升。2