HAT循环以其优良的环保和热力性能,受到广泛关注。饱和器作为HAT循环的核心部件,其性能直接影响到HAT循环的整体性能,因此有必要对饱和器的工作特性进行深入的研究。目前专门针对饱和器的研究不多,而且主要是无填料的空心饱和器。自从Sulzer公司发明了规整金属填料以来,其优良的传热传质和流体力学性能以及耐高温高压的特性使其在化工领域被广泛应用。因此,本文将规整金属填料应用于饱和器的特性研究,研究工作主要从理论和实验两个方面展开。首先,根据最新的水和水蒸汽的公式IF-97和空气的实际状态方程建立了适用于高压条件下的湿空气模型。从传热传质的基本原理入手,详细分析了饱和器内水气之间的传热传质过程,建立了饱和器的一维数学模型。在模型中,引入了水膜热阻修正因子E来考虑了水膜热阻的影响。考虑了湿空气在出口之前已开始饱和的临界问题,此时蒸发出去的一部分水蒸汽会重新凝结成水,控制方程将有所变化。利用水气之间的平衡线和操作线的关系,定性分析了饱和器的工作原理和特性。根据饱和器数学模型,运用数值方法模拟和分析了饱和器的工作特性,重点讨论了Lewis因子和Lewis数之间的关系,并分析了Lewis因子的取值对模拟结果的影响。其次,在实验中,测量和分析了喷嘴流量和雾化角的特性,应用金属和塑料两种填料对饱和器进行了实验研究,对比了两种不同填料的性能,发现金属填料比塑料填料具有更好的流体力学和传热传质性能,更适合于饱和器的压力和温度环境。根据实验结果,拟合了规整填料的压损和体积传质系数的关联式。水气比对饱和器的工作性能影响很大,水气比较大时,可以获得较高的出口湿空气参数,但同时也会使出口水温增大,饱和器能效降低。通过理论和实验的对比,发现实验值和理论值的吻合性很好,除了在水气比较大时,水雾夹带会影响测量结果的准确性。因此在实验台设计时应充分考虑到水雾夹带的问题。