인쇄회로기판 열교환기는 얇은 합금판에 수천 개의 미세 채널이 새겨진 금속 덩어리입니다. 이러한 판들을 진공로에서 적층하고 확산 접합하여 원자 확산을 통해 하나의 덩어리로 결합합니다. 가스켓, 브레이징 필러, 용접 이음매가 필요 없습니다. 그 결과, 모재처럼 작동하는 일체형 코어가 만들어지며, 기존 설계 방식으로는 도달할 수 없는 고압 환경에서도 견고하게 유지됩니다.
이러한 열교환기는 항공우주 및 원자력 분야에서 처음으로 그 성능을 입증했습니다. 오늘날에는 LNG 액화 설비, 초임계 CO₂ 발전 사이클, 해상 가스 압축 및 고압 수소 시스템에 사용되고 있습니다. 공통점은 공간이 협소하고 열 부하가 높으며 가동 중단이 허용되지 않는다는 것입니다. PCHE는 일반적으로 동일한 쉘앤튜브 열교환기보다 5~10배 적은 공간을 차지하는데, 이는 모든 면적이 중요한 해상 플랫폼에서 매우 중요한 요소입니다.
열 부하 조건은 모두 다르기 때문에 채널의 형상, 깊이 및 단면은 프로젝트별로 설계됩니다. 사용되는 재료는 316L 스테인리스강, 듀플렉스 2205, 티타늄, 하스텔로이 C-276 등 다양하며, 판 두께는 0.5mm에서 2.0mm 사이입니다. 금속 가공 전에 CFD 모델링과 유한 요소 응력 해석을 통해 설계 방향을 결정합니다. 완성된 코어는 헬륨 누출 테스트와 수압 검증을 거쳐 ASME, CE 또는 NB 표준을 준수합니다.
최대 열 전달 면적은 8000m²에 달하며, 채널 간격은 0.4mm에서 4mm까지, 설계 온도 범위는 -196°C에서 850°C까지, 최대 설계 압력은 1000bar까지입니다. 열 효율은 최대 98%에 이르러, 다른 설계에서 놓치는 에너지를 회수할 수 있는 매우 좁은 온도 범위에서도 작동이 가능합니다.
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