盧京龍，胡章茂，王 唯，田 紅

（長(zhǎng)沙理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114）

印刷電路板熱交換器 （Printed Circuit Heat Exchanger，PCHE）是一種首先利用化學(xué)蝕刻方法在傳熱板表面構(gòu)造出多個(gè)毫米級(jí)的微小流道，然后利用真空擴(kuò)散技術(shù)將傳熱板焊接在一起的高效緊湊型板式熱交換器，它具有耐高溫（大于等于700℃）、耐高壓（大于等于60 MPa）、超高效（高達(dá)98%）、低壓降、高緊湊度（傳統(tǒng)管殼式熱交換器體積的1/6～1/4）、耐腐蝕及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在超臨界二氧化碳（S-CO2）發(fā)電、核能、熱泵、烴氣體和天然氣凝液加工、精細(xì)化工等領(lǐng)域都有非常大的應(yīng)用潛力。

PCHE內(nèi)部通道的結(jié)構(gòu)和形式對(duì)其性能有著非常重要的影響，大量學(xué)者開(kāi)展了不同通道形式的PCHE流動(dòng)和換熱特性研究以及通道優(yōu)化方面的工作[1-4]。目前，PCHE的通道形式有連續(xù)通道和非連續(xù)通道2大類。連續(xù)通道類型有直型、Z型、波型，非連續(xù)通道有S型翅片和翼型翅片通道。直通道是PCHE中最簡(jiǎn)單的通道類型，直通道結(jié)構(gòu)不會(huì)干擾流體在直通道內(nèi)的流動(dòng)[5],具有優(yōu)良的水力性能，適用于湍流工況[6]。Z型通道通過(guò)改變流體流動(dòng)方向，使流體的熱邊界層發(fā)生破壞與分離從而強(qiáng)化換熱，在流體過(guò)渡區(qū)有換熱優(yōu)勢(shì)[7]，目前是S-CO2換熱領(lǐng)域的首選[8]。波型通道在某種意義上是為了降低Z型通道因折轉(zhuǎn)角處流體渦旋形成的死區(qū)現(xiàn)象而對(duì)折轉(zhuǎn)角進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果，盡管換熱效果與壓降均有所下降，但流體溫度與速度分布更加均勻，波型通道PCHE性能更加均衡[4,9]。S型翅片通道被人們普遍認(rèn)為是由波型通道演變而來(lái)的非連續(xù)通道，其目的是減少回流、旋渦以及提高流體流速的均勻性，這種演變使壓降降低了數(shù)倍，但換熱性能也損失了約30%[2,10-11]。翼型翅片通道同樣是一種非連續(xù)通道，它的換熱性能與Z型相近，壓降卻與直通道相當(dāng)[12]。目前，在不同通道結(jié)構(gòu)中，翼型翅片通道的流動(dòng)與換熱綜合性能表現(xiàn)最優(yōu)[12-13]。研究表明[14-16]，翼型翅片錯(cuò)列排布的綜合性能優(yōu)于平行分布。

上述的PCHE通道形式都是正反同性的，即流體正向流動(dòng)和反向流動(dòng)相比，其流動(dòng)特性和換熱特性無(wú)明顯變化。在PCHE的實(shí)際應(yīng)用中，其所涉及的壓力往往非常高，為了保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行，PCHE通常要與止回閥相連接。如果能設(shè)計(jì)出一種既能保證整體換熱效果，又具有明顯的單向?qū)ㄐ缘挠∷㈦娐钒鍩峤粨Q器，對(duì)于提升PCHE應(yīng)用系統(tǒng)的安全性有著非常重要的意義。

特斯拉閥是一種沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件的止回閥，具有明顯的單向?qū)ㄐ訹17-18]。文中將特斯拉閥單元結(jié)構(gòu)與Z型PCHE結(jié)合，構(gòu)建一種具有特斯拉閥通道結(jié)構(gòu)的PCHE（以下簡(jiǎn)稱TV-PCHE），然后采用數(shù)值模擬的方法，以S-CO2為工質(zhì)對(duì)TV-PCHE內(nèi)S-CO2的流動(dòng)與換熱性能進(jìn)行了研究，對(duì)比分析了正向流動(dòng)和反向流動(dòng)時(shí)TV-PCHE的整體性能。

1 具有特斯拉閥通道結(jié)構(gòu)的印刷電路板熱交換器設(shè)計(jì)

TV-PCHE整體圖、局部圖和單節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。此設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，將Z型流道和GMF型特斯拉閥單元結(jié)構(gòu)[19]相結(jié)合，采用逆流換熱方式，熱通道從左往右為正向，從右往左為反向；冷通道從右往左為正向，從左往右為反向。每一節(jié)由Z型流道區(qū)域和特斯拉閥分流區(qū)域組成。

圖1 TV-PCHE設(shè)計(jì)圖

2 印刷電路板熱交換器流動(dòng)與換熱特性模擬

2.1 幾何模型及邊界條件

PCHE芯體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬需要消耗大量的計(jì)算機(jī)資源和計(jì)算時(shí)間。PCHE芯體包含的通道數(shù)量多，但呈周期性排列，因此可以通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的適當(dāng)簡(jiǎn)化平衡計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性與計(jì)算資源之間的矛盾。TORRE 等[20]的研究表明，2×3（縱向2層，橫向3排）通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于在更短的時(shí)間內(nèi)獲得更準(zhǔn)確的解。因此，文中針對(duì)熱交換器中央位置2×3通道進(jìn)行研究與分析。

PCHE中央位置2×3通道結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖2。圖2的結(jié)構(gòu)包含6個(gè)流體域、3個(gè)固體域。其中，通道深度H=1 mm，通道寬度B=1 mm，Hch=3.2 mm，通道長(zhǎng)度為200 mm，節(jié)距 Lp=20 mm，折轉(zhuǎn)角α=139.1°，通道相鄰?fù)ǖ雷钚￠g距為 0.5 mm，β=18.3°，R=2.35 mm。

圖2 PCHE中央位置2×3通道結(jié)構(gòu)幾何模型

邊界條件設(shè)置為，冷、熱通道入口均為質(zhì)量流率入口，出口均為壓力出口，對(duì)于固體域，上、下壁面采用周期性邊界，前、后壁面及側(cè)壁面采用絕熱邊界，考慮流體與固體之間的耦合換熱。進(jìn)出口的參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1。

表1 PCHE冷熱通道進(jìn)出口參數(shù)

2.2 工質(zhì)及物性參數(shù)

選擇S-CO2為工質(zhì)。與其它循環(huán)工質(zhì)相比，CO2具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到超臨界狀態(tài)所需的溫度和壓力較低（304.13 K，7.38 MPa），因此在核反應(yīng)堆、光熱發(fā)電及余熱利用等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。

S-CO2的黏度與氣體相近，密度與液體相近，經(jīng)常作為布雷頓發(fā)電系統(tǒng)的工質(zhì)。

2.3 數(shù)值方法

PCHE的傳熱過(guò)程是一個(gè)典型的流固耦合換熱過(guò)程。流體域求解相應(yīng)的控制方程如下。

連續(xù)性方程：

動(dòng)量方程：

能量方程：

式（1）～式（4）中，下標(biāo) i、j代表 x、y、z 這 3 個(gè)方向；ρ為流體密度，kg/m3；ui為速度矢量；p為靜壓，Pa； gi為重力加速度,m/s2； μ 為黏度， μt為湍流黏度，Pa·s；E為流體微團(tuán)內(nèi)的能量，J；keff為有效導(dǎo)熱率，W/（m·K）；k、 kt為湍流導(dǎo)熱系數(shù)；T為溫度，K；τij為應(yīng)力張量。

固體域的能量方程如下：

數(shù)據(jù)處理用到的壓降、對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算公式為：

式 （5）～式 （8） 中，λs為固體材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；Δp為進(jìn)出口壓降，pout和 pin分別為出口和入口處的平均壓力，MPa；h為對(duì)流傳熱系數(shù)，W/ （m2·K）； Q 為對(duì)流換熱流量，W； Aw為對(duì)流換熱面積，m2；Tw為壁面平均溫度，Tb為入口和出口處的平均溫度，Tout、Tin分別為出口和入口處的平均溫度，K。

式（9）～式（12）中，A為流體主流區(qū)的橫截面積，m2；l為流體主流區(qū)的周長(zhǎng)，L為特征長(zhǎng)度，m；λf為流體導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)； Δpa、Δpf分別為加速度壓降和摩擦壓降，MPa；ρb為流體的平均密度，ρin為進(jìn)口流體密度，ρout為出口流體密度，kg/m3；vb為流體的速度，vin為進(jìn)口流體速度，vout為出口流體速度，m/s。

BARDEL R L[21]提出了單向?qū)ㄐ缘膮?shù) Di，表達(dá)式如下：

式（13）中，Di為單向?qū)▍?shù)；ΔpF為正向流動(dòng)時(shí)通道產(chǎn)生的壓降，ΔpR為反向流動(dòng)時(shí)通道產(chǎn)生的壓降，MPa；Di值越大，意味著逆向流動(dòng)比正向流動(dòng)更困難，單向?qū)ㄐЧ矫黠@。

采用商業(yè)軟件ANSYS fluent 2020R2建立數(shù)值模型并進(jìn)行模擬，模型的網(wǎng)格由fluent meshing生成，通過(guò)控制第一層邊界層的高度，使得沿壁面法向的無(wú)量綱高度y+＜1來(lái)確保SST模型的計(jì)算精度。選擇SST κ-ω模型來(lái)模擬湍流，SST κ-ω模型的細(xì)節(jié)見(jiàn)文獻(xiàn)[22]。壓力速度耦合采用Coupled算法，梯度離散格式選Least Squares Cell Based,壓力離散格式選 PRESTO!,動(dòng)量、湍流動(dòng)能、比耗散率及能量離散格式均為二階迎風(fēng)格式。

2.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析

在數(shù)值模擬中，網(wǎng)格數(shù)量對(duì)計(jì)算結(jié)果有比較大的影響，為此，本文首先進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析。該模型不同網(wǎng)格數(shù)下溫差和壓降的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3。以1 647萬(wàn)網(wǎng)格的結(jié)果為基準(zhǔn)，網(wǎng)格數(shù)為427萬(wàn)時(shí)，計(jì)算得到的溫差和壓降相比于1 647萬(wàn)網(wǎng)格的計(jì)算結(jié)果偏差分別為3.42%和9.04%。當(dāng)網(wǎng)格增加到660萬(wàn)時(shí)，偏差分別為0.08%和0.32%。繼續(xù)增加網(wǎng)格到1 066萬(wàn)，偏差變化較小，分別為0.02%和0.09%?？梢?jiàn)，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)大于660萬(wàn)時(shí)，增加網(wǎng)格數(shù)對(duì)結(jié)果的影響已經(jīng)非常小。因此，綜合考慮計(jì)算結(jié)果和計(jì)算效率，本文選取660萬(wàn)的網(wǎng)格數(shù)量來(lái)進(jìn)行分析。

圖3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果

3 具有特斯拉閥通道結(jié)構(gòu)印刷電路板熱交換器流動(dòng)與換熱特性模擬結(jié)果與討論

3.1 流動(dòng)特性分析

3.1.1 正向流動(dòng)

正向流動(dòng)工況下TV-PCHE冷、熱通道在90～110 mm段的速度云圖和壓力云圖見(jiàn)圖4～圖7。熱流體的流動(dòng)方向?yàn)閺淖笸?，冷流體的流動(dòng)方向?yàn)閺挠彝蟆膱D4和圖6可以看出，正向流動(dòng)工況下，引入的特斯拉閥導(dǎo)流區(qū)基本未起到導(dǎo)流作用，導(dǎo)流區(qū)域的流體流速較低，形成死區(qū)。這是因?yàn)榱黧w正向流動(dòng)時(shí)，在分叉口處雖然會(huì)出現(xiàn)分流的現(xiàn)象，但是只有極少部分流體選擇繞行，大部分流體都沿著Z型通道流動(dòng)。從圖5和圖7可以看出，特斯拉閥分流區(qū)域與相鄰的Z型區(qū)域流體的壓力分布相近，正是這種原因，使得特斯拉閥分流區(qū)域幾乎未起到分流的效果。Z型區(qū)域內(nèi)，在流體流動(dòng)方向發(fā)生改變時(shí)，流體壓力有較為明顯的變化，也是壓力損失主要部位。

圖4 正向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段熱通道速度云圖

圖5 正向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段熱通道壓力云圖

圖6 正向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段冷通道速度云圖

圖7 正向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段冷通道壓力云圖

正向流動(dòng)工況下PCHE冷、熱通道內(nèi)的沿程壓力變化點(diǎn)線見(jiàn)圖8，為了更好地分析TV-PCHE的特性，Z型PCHE的計(jì)算結(jié)果也一并給出。從圖8可知，TV-PCHE正向流動(dòng)時(shí)，其熱通道內(nèi)的壓力分布在9～9.093 MPa，流體壓降為92.59 kPa；冷通道內(nèi)的壓力分布在22.5～22.527 MPa，流體的壓降為26.88 kPa。而Z型PCHE的熱通道壓降為85.23 kPa，冷通道壓降為25.86 kPa?？梢钥闯觯蛄鲃?dòng)時(shí)TV-PCHE的阻力和Z型PCHE的阻力相當(dāng)，特斯拉閥結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)正向流動(dòng)產(chǎn)生較大的影響。

圖8 正向流動(dòng)工況下PCHE冷熱通道內(nèi)沿程壓力

不同雷諾數(shù)下，TV-PCHE內(nèi)流體正向流動(dòng)與Z型PCHE兩者的壓降與范寧因子數(shù)的變化規(guī)律分別見(jiàn)圖9和圖10。

圖9 正向流動(dòng)工況下PCHE壓降隨雷諾數(shù)變化曲線

圖10 TV-PCHE正向流動(dòng)工況下范寧因子數(shù)隨雷諾數(shù)變化曲線

從圖9可以看出，隨雷諾數(shù)的增加，冷、熱通道內(nèi)的壓降均有明顯的增長(zhǎng)，其中熱通道的壓降增長(zhǎng)最為顯著。

從圖10可以看出，TV-PCHE內(nèi)流體正向流動(dòng)時(shí)，范寧因子數(shù)隨雷諾數(shù)的增加而下降。這是由于隨著雷諾數(shù)的增加，流體的壓降隨之增大，同時(shí)流體的流速也在增大，通過(guò)式（11）可以得知，范寧因子數(shù)與壓降成正比，與流體的平均流速的平方成反比，使得范寧因子數(shù)隨雷諾數(shù)的增加呈遞減變化。從圖10還可以看到，在不同雷諾數(shù)下，TV-PCHE正向流動(dòng)時(shí)的范寧因子數(shù)與Z型PCHE的范寧因子數(shù)相當(dāng)，差值小于0.9%，進(jìn)一步表明在正向流動(dòng)時(shí)特斯拉閥結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)的影響很小。

3.1.2 反向流動(dòng)

反向流動(dòng)工況下TV-PCHE冷、熱通道在90～110 mm段速度云圖和壓力云圖見(jiàn)圖11～圖14。熱流體的流動(dòng)方向?yàn)閺挠彝?冷流體的流動(dòng)方向?yàn)閺淖笸摇膱D11和圖13可以看出，Z型區(qū)域內(nèi)的流體速度分布極不均勻，藍(lán)色區(qū)域的流體近乎停滯。這是因?yàn)榱黧w反向流動(dòng)工況下，遇到分叉口時(shí)，由于流體具有慣性，使得大部分流體被迫繞行，并在撞擊壁面后回轉(zhuǎn)180°與主干線上的少部分流體發(fā)生沖撞，使得流體從第一個(gè)分叉口開(kāi)始會(huì)損失很大的能量，之后的每一個(gè)分叉口均會(huì)發(fā)生同樣的能量損失，從而使得流體難以反向流動(dòng)。從圖12和圖14中可以看出，流體從特斯拉閥區(qū)域向Z型區(qū)域過(guò)渡時(shí)，由于流動(dòng)方向的劇烈改變，造成了巨大的壓力損失，使得反向流動(dòng)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的阻礙。

圖11 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段熱通道速度云圖

圖12 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段熱通道壓力云圖

圖13 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段冷通道速度云圖

圖14 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段冷通道壓力云圖

反向流動(dòng)工況下PCHE冷、熱通道內(nèi)的沿程壓力變化點(diǎn)線圖見(jiàn)圖15。從圖15可以看到，熱通道內(nèi)的壓力分布在9～9.712 MPa，流體壓降為711.77 kPa；冷通道內(nèi)的壓力分布在22.5～22.726 MPa，流體的壓降為225.97 kPa。熱流體的壓降是冷流體的3.1倍以上，說(shuō)明在TV-PCHE內(nèi)無(wú)論正向還是反向，均可以通過(guò)增加進(jìn)口壓力從而減小壓力損失。

圖15 反向流動(dòng)工況下PCHE冷、熱通道內(nèi)沿程壓力

反向流動(dòng)工況下，隨雷諾數(shù)增加，PCHE壓降與范寧因子數(shù)的變化規(guī)律見(jiàn)圖16～圖17。從圖16和圖17可以看出，隨著雷諾數(shù)的增加，壓降與范寧因子數(shù)均有所增加。其中，反向熱通道的壓降增長(zhǎng)最為顯著。這是由于隨著雷諾數(shù)的增加，壓力變化巨大，速度雖然也有所減小，但整體的比值大于1，使得隨雷諾數(shù)的增加，范寧因子數(shù)整體呈現(xiàn)逐步遞增。當(dāng)雷諾數(shù)小于25 000時(shí)，隨著雷諾數(shù)的增加，范寧因子數(shù)緩慢增加；但當(dāng)雷諾數(shù)大于25 000時(shí)，范寧因子數(shù)出現(xiàn)驟增。

圖16 反向流動(dòng)工況下PCHE范寧因子數(shù)隨雷諾數(shù)變化曲線

圖17 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE范寧因子數(shù)隨雷諾數(shù)變化曲線

3.2 TV-PCHE傳熱特性

3.2.1 正向流動(dòng)

正向流動(dòng)時(shí)，TV-PCHE通道內(nèi)90～110 mm段冷、熱流體溫度分布云圖見(jiàn)圖18和圖19。從圖18和圖19可以看出，流體通道內(nèi)溫度分布不集中，特斯拉閥分流區(qū)域與Z型區(qū)域溫度相差較大。這是由于流動(dòng)現(xiàn)象造成的，正向流動(dòng)時(shí)，特斯拉閥導(dǎo)流區(qū)流體流速非常低，使得這部分的流體與Z型區(qū)域之間出現(xiàn)溫度分層。

圖18 正向流動(dòng)工況下TV-PVHE的90～110 mm段熱通道溫度分布云圖

圖19 正向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段段冷通道溫度分布云圖

正向流動(dòng)工況下，隨雷諾數(shù)的增加，TV-PCHE和Z型PCHE的換熱量及擬合曲線見(jiàn)圖20，努塞爾數(shù)及擬合曲線見(jiàn)圖21。從圖20可以看到，隨著雷諾數(shù)的增大，兩種熱交換器的對(duì)流換熱量均呈現(xiàn)線性增加的趨勢(shì)，Z型PCHE線性擬合的斜率為0.005 197，TV-PCHE線性擬合的斜率為 0.005 195，且換熱量幾乎一致。這是因?yàn)?，正向流?dòng)時(shí)，TV-PCHE內(nèi)流體主要沿Z型區(qū)域流道流動(dòng)，特斯拉閥區(qū)域的流體幾乎停滯，其流動(dòng)狀態(tài)和Z型PCHE中基本一致，因此表現(xiàn)出了和Z型PCHE幾乎一致的換熱效果，但是由于TV-PCHE中特斯拉閥結(jié)構(gòu)的存在，TV-PCHE通道尺寸比Z型PCHE更大，因此，在相同的換熱量下，TV-PCHE的結(jié)構(gòu)尺寸比Z型PCHE的更大，同時(shí)也帶來(lái)了更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

圖20 正向流動(dòng)工況下PCHE對(duì)流換熱量隨雷諾數(shù)變化及擬合曲線

圖21 正向流動(dòng)工況下TV-PCHE努塞爾數(shù)隨雷諾數(shù)的變化及擬合曲線

3.2.2 反向流動(dòng)

反向流動(dòng)工況下TC-PCHE冷、熱流體在90～110 mm段溫度分布云圖見(jiàn)圖22和圖23。從圖22和圖23可以看出，Z型區(qū)域內(nèi)的流體溫度分布不均勻，這是由于流體流動(dòng)不均勻造成的。

圖22 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段熱通道溫度分布云圖

圖23 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE的90～110 mm段冷通道溫度分布云圖

反向流動(dòng)工況下PCHE對(duì)流換熱量和努塞爾數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律及擬合曲線見(jiàn)圖24，TV-PCHE努塞爾數(shù)隨雷諾數(shù)的變化規(guī)律及擬合曲線見(jiàn)圖25。從圖中可以看出，隨著雷諾數(shù)的增加，兩種類型的熱交換器的對(duì)流換熱量均呈現(xiàn)線性遞增趨勢(shì)，其中反向流動(dòng)工況下的TV-PCHE遞增的斜率為0.006 91，對(duì)流換熱量比Z型PCHE高25%左右。這是因?yàn)樵诒疚牡难芯恐?，模型的入口邊界條件為流量邊界條件，即正向和反向流動(dòng)時(shí)的入口質(zhì)量流量是一樣的，在這種情況下，由于特斯拉閥結(jié)構(gòu)自身的阻礙作用，使得流體在換熱通道內(nèi)湍流擾動(dòng)劇烈，強(qiáng)化了換熱，但其換熱效果是以增加數(shù)倍的壓降為代價(jià)的。

圖24 反向流動(dòng)工況下PCHE對(duì)流換熱量隨雷諾數(shù)的變化及擬合曲線

圖25 反向流動(dòng)工況下TV-PCHE努塞爾數(shù)隨雷諾數(shù)的變化及擬合曲線

3.3 單向?qū)ㄐ?/h3>

從圖8和圖15的對(duì)比中可以看到，TV-PCHE反向流動(dòng)時(shí)的壓降比正向流動(dòng)時(shí)的壓降高出3～9倍。不同雷諾數(shù)下TV-PCHE單向?qū)▍?shù)Di的一個(gè)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖26。從圖26可以看出，隨著雷諾數(shù)的增加，單向?qū)▍?shù)Di也隨之增加；當(dāng)Re從15 000增加到20 000時(shí)，Di呈現(xiàn)出較大幅度的增加，繼續(xù)增加Re，Di變化較小。

圖26 不同雷諾數(shù)下TV-PCHE單向?qū)ㄐ宰兓€

4 結(jié)論

（1）在流動(dòng)方面，正向流動(dòng)時(shí)，特斯拉閥導(dǎo)流區(qū)未起到導(dǎo)流作用，其內(nèi)部流體近乎停滯。反向流動(dòng)時(shí)，由于慣性，主流流體由Z型區(qū)域向特斯拉閥區(qū)流動(dòng)，其中流體從特斯拉閥區(qū)向Z型區(qū)流動(dòng)時(shí)，流體發(fā)生90°以上的轉(zhuǎn)向，使得壓力損失巨大，是正向流動(dòng)的3倍以上。流體正向流動(dòng)工況下，流體整體上流動(dòng)通暢，反向流動(dòng)時(shí)，壓力損失較大。

（2）在換熱方面，由于流體流動(dòng)的原因，正向流動(dòng)工況下，TV-PCHE對(duì)流換熱量略高于Z型PCHE，整體對(duì)流換熱量相近。反向流動(dòng)時(shí)，TV-PVHE對(duì)流換熱量增加了25.4%，而壓力損失了6.64倍。說(shuō)明反向流動(dòng)工況下，對(duì)流換熱量的提升是以犧牲數(shù)倍壓力帶來(lái)的。并且，TV-PCHE的換熱能力隨雷諾數(shù)的增加，呈線性增加關(guān)系。

（3）TV-PCHE具有良好的單向?qū)ㄐ?，隨著入口質(zhì)量流率（雷諾數(shù)）的增加，單向?qū)▍?shù)也隨之增加。當(dāng)Re=20 000時(shí)，單向?qū)▍?shù)Di接近峰值，之后隨著雷諾數(shù)的增加，Di趨于穩(wěn)定。

（4）由于加入特斯拉閥結(jié)構(gòu)，使TV-PCHE自身的緊湊性有所下降，未來(lái)的研究中需要對(duì)TV-PCHE通道排列方式和結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。