超临界二氧化碳动力循环中印刷电路板换热器芯体机械应力和热应力耦合分析

摘要：

超临界二氧化碳动力循环中印刷电路板换热器所处的高温高压工况可能导致芯体材料失效和结构破坏,有必要进行应力分析以优化通道结构,保证系统长期安全稳定运行.该文利用有限元方法对印刷电路板换热器芯体热冷通道特定路径的热应力、机械应力和总应力进行分析,比较487.6～537.1℃范围内的热应力,分析半圆通道尖角圆弧半径对应力变化的影响.结果表明:芯体所受应力是工质压力和温度梯度共同作用的结果,冷通道的总应力大于热通道;芯体半圆截面通道尖角的存在导致应力集中,半圆弧中间位置因温度梯度较大产生较大热应力;增大芯体半圆截面尖角圆弧半径能有效减小应力集中处的机械应力和热应力,且机械应力减小幅度更大.最后,指出在通道结构设计时应注意改善尖角处的应力集中,并控制蚀刻深度,相同当量直径下采用圆截面的通道最大热应力、最大机械应力和最大总应力都有大幅的减小.

关键词：超临界二氧化碳;印刷电路板换热器;热应力;机械应力;应力集中

所属期刊栏目：42

分类号：TK172(热力工程、热机)

资助基金：国家重点研发计划2018YFB1501004

在线出版日期：2022-02-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：640-649,中插16