고온 인쇄형 열교환기의 압력강하와 열전달 특성

전문가 제언

 

○ 인쇄형 열교환기(Printed Circuit Heat Exchanger: PCHE)는 선진 중간 열교환기(IHX: Intermediate Heat Exchanger)의 유망기종으로 고온고압에서 우수한 성능을 나타내기 때문에 초고온 가스냉각원자로(VHTRs): Very High Temperature Reactors) 등에 사용된다.

 

○ 이 연구에서는 축소된 지그재그 채널의 PCHE 열교환기가 제작되었으며 열교환기 코어는 Alloy 617판을 사용하였고 헤더(header)는 Alloy 8011을 사용하였다.

 

○ PCHE의 고압과 열전달 특성은 HTHF(High Temperature Helium Test Facility)에서 실험적으로 연구되었다. PCHE의 헬륨 입구온도와 압력은 저온측이 464℃/2.7MPa, 고온측이 802℃/2.7MPa이다.

 

○ 상응하는 최대 Reynolds 수는 층류에서 난류로의 천이영역에서 약 3558이다. 열전달 성능을 수평원관의 결과와 비교하면 지그재그 채널 열교환기가 층류영역에 약간 우세하나 천이영역에서는 현저하게 높은 결과를 보였다.

 

○ 이 분야에 대한 국내 논문으로는 “대리 모델들을 이용한 인쇄형 열교환기의 최적설계(2011)” 등 11편이 발표되었고 세계적으로는 약 100여편이 발표된 바 있다. 한편 한국 특허로는 “인쇄기판형 열교환기를 포함하는 가스터빈의 폐열회수장치 및 발전플랜트(2016)” 등 5편이 출원되었다.

 

○ 저자는 지그재그 채널 PCHE 열교환기의 열유체역학적 성능을 실험적으로 연구하였다. 그 결과에 의하면 열전달계수는 Figley 등의 수평원통관의 결과와 비교하여 층류에서는 약 2～3배 높았고 천이영역에서는 약 1.5배 높았다. 저자는 지그재그 채널을 가진 PCHE의 실험적 연구만 수행하였다. 따라서 수치해석적 접근은 앞으로 도전해야 할 분야일 것으로 보인다.

저자

Minghui Chen, Xiaodong Sun, Richard N. Christensen, Isaac Skavdahl, Vivek Utgikar, Piyush Sabharwall,

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2016

권(호)

108()

잡지명

Applied Thermal Engineering

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

1409~1417

분석자

장*현

분석물

• 고온 인쇄형 열교환기의 압력강하와 열전달 특성.pdf [439,226 byte]

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