인쇄회로기판 열교환기는 금속판에 채널을 형성하고, 제어된 방식으로 적층된 판들을 접합하여 압력을 견딜 수 있는 코어를 만들어 제작됩니다. 광화학적 에칭을 통해 유체 통로를 정의하고, 확산 접합을 통해 판들 사이에 고체 상태 연결을 형성합니다. 이렇게 제작된 장비는 특정 열적 및 기계적 용도에 맞게 설계 및 검증되어야 합니다.
"인쇄 회로"라는 명칭은 완성된 열교환기의 전자 회로 기판이 아니라 패턴화된 채널을 가리킵니다. 뜨거운 유체와 차가운 유체가 각각 다른 채널 층을 통과하면서 그 사이의 금속을 통해 열을 교환합니다.
PCHE는 소형 채널 열교환기의 한 종류입니다. 이는 탈착식 가스켓 팩, 브레이징 플레이트 열교환기 및 융접 판형 열교환기와 결합 방식 및 유지보수 경로에서 차이가 있습니다.
열 설계는 요구되는 부하, 온도 분포 및 허용 압력 강하를 결정합니다. 채널의 형상, 길이 및 배관 경로는 열 전달 및 저항에 영향을 미칩니다. 채널 사이와 코어 가장자리에 남아 있는 금속 부분 또한 압력 지지 구조의 일부를 형성합니다.
따라서 설계는 채널 형상과 재질, 설계 압력, 차압 및 과도 하중을 조화롭게 고려해야 합니다. 명목상의 채널 폭이나 높은 면적 밀도만으로는 코어의 압력 내성을 보장할 수 없습니다.
광화학적 공정에서는 패턴형 레지스트를 사용하여 금속 제거 위치를 제어합니다. 원하는 채널 형상과 깊이를 얻기 위해서는 공정 제어 및 치수 검사가 필요하며, 적층 전에 잔류물을 제거하기 위해 세척 공정을 거칩니다.
채널 치수, 에칭되지 않은 연결부, 플레이트 정렬 및 입구 분포는 모두 중요합니다. 에칭은 설계 유연성을 제공하지만, 제안된 형상은 여전히 제조 가능성 및 검사 기준을 충족해야 합니다.
준비된 판재들은 필요한 유체 순서에 따라 적층되고 제어된 온도, 압력 및 분위기 하에서 접합됩니다. 확산 접합은 고체 상태 접합 공정으로, 판재 접합에 용융된 브레이징 필러를 사용하지 않습니다.
공정 매개변수는 합금 종류와 검증된 제조 공정에 따라 달라집니다. 청결도, 표면 상태, 정렬 및 공정 제어는 접합 품질에 영향을 미칩니다. "확산 접합"이라는 용어만으로 무한한 강도나 누출 없는 수명을 보장한다고 추론하는 것은 잘못된 것입니다.
| 영역 | 프로젝트에서 정의할 증거 |
|---|---|
| 재료 및 보증 자격 | 추적성, 적격 절차 및 합의된 검증 접근 방식 |
| 채널 및 코어 형상 | 치수, 정렬 및 제조 승인 기준 |
| 헤더 및 연결 | 유통, 용접 요구사항 및 기계적 인터페이스 |
| 무결성 테스트 | 승인된 합격 기준을 갖춘 압력 및 누출 시험 방법 |
| 열 및 유압 검증 | 관련 운영 사례에 대한 합의된 계산 또는 테스트 증거 |
각기 다른 검사 방법은 서로 다른 고장 유형을 다룹니다. 압력 테스트는 열 피로 평가를 대체할 수 없으며, 누출 테스트는 모든 유량 조건에서 달성된 성능을 확인할 수 없습니다.
SHPHE의인쇄회로기판 열교환기(PCHE)문헌에는 채널 간격이 0.4~4mm, 제품군 설계 온도 범위가 -196~850°C, 최대 설계 압력이 1,000bar까지 명시되어 있습니다. 이러한 값은 제품군 선별 정보이며, 합금, 리가먼트 형상, 코드 및 작동 사이클에 따라 특정 장치에 승인된 실제 조합이 결정됩니다.
압력 최대값과 온도 최대값을 하나의 작동 지점으로 간주해서는 안 됩니다. 또한 -196°C에서 시작하는 극저온 범위가 액체 수소 조건에 적합하다는 증거로 받아들여서도 안 됩니다.
접합 코어는 개별 플레이트로 분리되지 않습니다. 따라서 상류 유체의 청결도와 호환 가능하고 검증된 세척 방식이 중요한 선택 요건입니다. 고형물 함량이 높거나, 결정화가 지속되거나, 기계적 브러싱이 제한 없이 필요한 경우에는 다른 열교환기 구조가 더 적합할 수 있습니다.
구성 성분 및 상 거동, 압력 및 온도 조건, 열 부하, 허용 압력 손실, 예상 작동 주기 등을 제공하십시오. 또한 청결도, 정지, 검사 및 유지보수 요구 사항을 포함하십시오. 이를 통해 유통 채널 및 제조 방식을 종합적인 엔지니어링 설계로 평가할 수 있습니다.
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