【印刷电路换热器】超临界二氧化碳布雷顿动力循环印刷电路热交换器的设计和动态建模

由于印刷电路热交换器独特的几何形状和水力学以及超临界二氧化碳快速变化的特性，印刷电路热交换器的有效设计和额定值是其在超临界二氧化碳动力循环中使用的基本要求。在这项研究中，在 Aspen Custom Modeler 中为印刷电路热交换器 Brayton 动力循环中使用的印刷电路热交换器开发了一维设计和动态模型。该设计模型用于通过最小化金属质量来确定最佳几何参数。该动态模型用于预测瞬态行为，并且可以轻松实现到 Aspen Plus Dynamics 开发的系统级模型中，以进行循环性能评估。在这些模型中，传热系数和摩擦系数是使用著名印刷电路热交换器制造商 Heatric 报告的数据计算的。通过与海军核实验室运营的 100kWe 设施中使用的小型换热器的数据进行比较来验证这两个模型，然后应用于 10MWe 超临界二氧化碳间接换热器的设计和模拟低温和高温换热器 再压缩关闭了布雷顿循环，这引起了美国能源部的兴趣。印刷电路换热器的设计和动态响应与相同应用的传统管壳式换热器和微管管壳式换热器进行了比较。仿真结果表明，与传统的管壳式换热器相比，所提出的印刷电路换热器由于其金属质量小和传热系数高而具有快速的动态响应。尽管设计的PCHE的金属质量略高于微管壳管式换热器，但印刷电路换热器由于其成熟的制造工艺和丰富的实验室和工业操作经验，仍然是热回收的有前途的候选者。

Jiang, Y., Liese, E., Zitney, S. E., & Bhattacharyya, D. (2018). Design and dynamic modeling of printed circuit heat exchangers for supercritical carbon dioxide Brayton power cycles. Applied energy, 231, 1019-1032.