Recently, Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) has attracted attention as a heat exchanger for the nuclear power conversion system such as supercritical $CO_2 (S-CO_2)$ Brayton cycle. The reason is due to the excellent structural rigidity with extremely compactness of PCHE. The conventional heat exchanger analysis methods yield substantial error in heat exchanger performance prediction for the PCHEs utilized in the $S-CO_2$ Brayton cycle due to substantial change of properties. KAIST_HXD was developed to analyze a PCHE in such condition. However, KAIST_HXD has a limitation which significant amount of computational resource is required for the off-design analysis. This problem becomes more pronounced if it is expanded to the level of power system analysis from component level due to many iterations. With these reasons, a methodology is required to perform a heat exchanger analysis promptly even when the fluid properties change considerably. Therefore, the objectives of this study is to develop a PCHE off-design performance model, which can accelerate the computation time while preserving similar accuracy. This new model will be compared with the results of the analysis with the reference code, KAIST_HXD.
최근 인쇄기판형 열교환기(PCHE)가 초임계 이산화탄소 브레이튼 사이클과 같은 원자력발전 동력변환계통의 열교환기로써 많은 관심을 받고 있다. 그 이유는 고집적화와 동시에 우수한 구조적 건전성을 보유하고 있기 때문이다. 이런 인쇄기판형 열교환기를 초임계 이산화탄소 사이클에 적용하였을 때 기존의 열교환기 해석 방법론은 물성치의 큰 변화로 인해 열교환기 성능 예측에 큰 오차를 가질 수 있다. 따라서, KAIST_HXD는 PCHE 내부에서 물성치의 비선형적 거동이 발생하는 경우에도 해석을 수행하기 위해 개발되었다. 그러나, KAIST_HXD는 해석을 수행할 때, 상당한 양의 계산 시간이 필요하다는 한계가 있다. 이 문제는 발전 시스템 단계로 확장되면서 부각이 된다. 이러한 이유들로, 유체의 물성치가 상당히 변하는 경우에도 열교환기 해석을 빠른 시간에 수행할 수 있는 방법론이 요구 된다. 따라서, 이번 연구의 목표는 정확도를 유지하면서 해석 시간을 가속할 수 있는 PCHE의 탈설계 성능 모델을 개발 하고, 이를 적용하여 탈설계 조건에서 계통의 제어 전략 최적화를 수행한다.
