KR20130078167A - Heat exchanger for reactor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A process heat exchanger for a nuclear reactor is provided to produce first fluid path channels and second fluid path channels as a printed circuit board and then stack the boards, thereby minimizing the decrease of pressure. CONSTITUTION: A process heat exchanger (100) for a nuclear reactor includes multiple first fluid path channels (110) in which multiple fluid paths for a first fluid are arranged in parallel; multiple second fluid path channels (120) at least part of which is across the first fluid path channels and in which multiple fluid paths for a second fluid, which exchanges heat with the first fluid, are arranged in parallel; and a first manifolder (130) which is placed at both ends of the multiple first fluid path channels and into or from which the first fluid is inserted or ejected. The first manifolder includes a first folder fluid path corresponding to the first fluid paths, and the cross sectional area of the first folder fluid path gets smaller from the inlet toward the outlet of the second fluid paths.

Description

원자로용 공정 열교환기{Heat exchanger for reactor}Heat exchanger for reactor

원자로용 공정 열교환기가 개시된다. 보다 상세하게는, 제1 유로 채널을 통과하는 제1 유체, 예를 들면 삼산화황이 제2 유로 채널을 통과하는 제2 유체, 예를 들면 고온가스의 고온 영역에서 상대적으로 많이 열교환하기 때문에 제1 유체의 분해 효율을 향상시킬 수 있는 원자로용 공정 열교환기가 개시된다.
A process heat exchanger for a reactor is disclosed. More specifically, the first fluid passing through the first flow channel, for example, sulfur trioxide, is relatively heat exchanged in the high temperature region of the second fluid passing through the second flow channel, for example, hot gas, and thus the first fluid. A process heat exchanger for a reactor capable of improving the decomposition efficiency of the reactor is disclosed.

일반적으로 열교환기는 온도가 다른 두 유체가 서로 섞이지 않으면서 온도가 높은 유체로부터 온도가 낮은 유체로 열을 교환하도록 하는 장치를 가리킨다. 열교환기는 에어컨과 같은 가정용 공기 조화 시스템으로부터 대형 공장의 화학 공정이나 발전에 이르기까지 넓은 범위의 분야에서 실제적으로 많이 사용되고 있다.In general, a heat exchanger refers to a device that allows two different fluids to exchange heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid without mixing with each other. Heat exchangers are practically used in a wide range of applications, from home air conditioning systems such as air conditioners to chemical processes or power generation in large plants.

이러한 열교환기는 다수의 종류가 있는데, 그 중 인쇄기판형 열교환기(PCHE, Printed Circuit Heat Exchanger)는 기존의 쉘 앤 튜브(shell and tube) 또는 U-튜브 타입의 열교환기보다 온도와 압력이 높은 운전 환경에 적용될 수 있어 고온가스로의 중간 열교환기로 적합하다.There are many kinds of such heat exchangers. Among them, a printed circuit heat exchanger (PCHE) has a higher temperature and pressure than a conventional shell and tube or U-tube type heat exchanger. It can be applied as a medium heat exchanger to hot gas.

부연 설명하면, 인쇄기판형 열교환기는 플레이트-핀 열교환기(plate-fin heat exchanger)보다 진보된 형태로서 금속 판에 유체가 통과하는 유로를 화학적 에칭 등에 의해 소정의 직경으로 다수 가공한 후 이를 다시 적층 결합하여 제조된다. In other words, a printed board type heat exchanger is an advanced form of a plate-fin heat exchanger, and a plurality of flow paths through which a fluid passes through a metal plate is processed to a predetermined diameter by chemical etching or the like and laminated again. It is manufactured by.

한편, 원자력 수소 생산에 사용되는 공정 열교환기는 고온가스의 열을 삼산화황 혼합가스에 전달해주어 삼산화항을 이산화황과 산소로 분해시키는 열교환기이다. 이러한 열교환기의 효율적인 열교환이 이루어지기 위해서는 설계 시 다음과 같은 점이 고려되어야 한다.On the other hand, the process heat exchanger used for nuclear hydrogen production is a heat exchanger that transfers the heat of the hot gas to the sulfur trioxide mixed gas to decompose the trioxide into sulfur dioxide and oxygen. For efficient heat exchange of such heat exchanger, the following points should be considered in design.

첫째, 열교환기 내의 압력강하를 최소화시켜야 한다. 이는 고온가스 순환기의 출력을 낮추어야 전체 계통의 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다.First, the pressure drop in the heat exchanger should be minimized. This is because lowering the output of the hot gas circulator can improve the efficiency of the entire system.

둘째, 열교환기 내부에서의 열전달에 있어서 역방향 열교환 역시 유지시켜야 한다. 삼산화황 분해는 온도가 높은 영역에서 촉매가 있어야 활발한 반응이 일어나는데 삼산화황 혼합가스의 출구 부분에 고온의 에너지가 필요하므로 혼합가스 출구 영역과 고온가스 입구 영역이 근접할수록 열교환기 분해 반응이 좋아질 수 있다.Second, reverse heat exchange must also be maintained for heat transfer inside the heat exchanger. Sulfur trioxide decomposition requires an active catalyst in the high temperature region, and active reaction occurs. Since high temperature energy is required at the outlet portion of the sulfur trioxide mixed gas, the closer the mixed gas outlet region and the hot gas inlet region, the better the heat exchanger decomposition reaction.

그런데, 종래의 공정 열교환기에 있어서는, 입출구 부분에서 압력강하가 발생되는 구조를 갖고 있으며, 또한 삼산화황 및 고온가스가 유로를 통과할수록 온도가 떨어지기 때문에 유로별로 균일한 삼산화항 분해 반응이 일어나지 않을 수 있다.However, in the conventional process heat exchanger, since the pressure drop is generated at the inlet and outlet portions, and the temperature decreases as the sulfur trioxide and the hot gas pass through the passage, the uniform trioxide decomposition reaction may not occur for each passage. .

이에, 압력강하를 최소화할 수 있으면서도, 균일한 삼산화황 분해 반응을 발생시킬 수 있는 새로운 구조의 공정 열교환기의 개발이 필요하다.
Therefore, it is necessary to develop a process heat exchanger having a new structure capable of minimizing pressure drop and generating a uniform sulfur trioxide decomposition reaction.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 제1 유로 채널을 통과하는 제1 유체, 예를 들면 삼산화황이 제2 유로 채널을 통과하는 제2 유체, 예를 들면 고온가스의 고온 영역에서 상대적으로 많이 열교환하기 때문에 제1 유체의 분해 효율을 향상시킬 수 있는 원자로용 공정 열교환기를 제공하는 것이다. An object according to an embodiment of the present invention is relatively heat exchange in a high temperature region of a first fluid passing through a first flow channel, for example sulfur trioxide, through a second flow channel passing through a second flow channel, for example a hot gas. Therefore, to provide a process heat exchanger for a reactor capable of improving the decomposition efficiency of the first fluid.

또한 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 제1 유로 채널 및 제2 유로 채널은 인쇄회로기판 타입으로 제작한 후 적층시키는 구조를 가짐으로써 압력강하를 최소화할 수 있는 원자로용 공정 열교환기를 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a process heat exchanger for a reactor capable of minimizing a pressure drop by having a structure in which a first flow channel and a second flow channel are manufactured in a printed circuit board type and laminated. will be.

본 발명의 실시예에 따른 고온가스 원자로용 열교환기는, 제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제1 유로 채널; 상기 복수 개의 제1 유로 채널과 적어도 일부분이 엇갈리게 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제2 유로 채널; 및 상기 복수 개의 제1 유로 채널의 양단부에 배치되어 상기 제1 유체가 유입 및 배출되는 제1 매니폴더;를 포함하며, 상기 제1 매니폴더는 상기 제1 유로와 대응되는 제1 폴더유로를 갖되 상기 제1 폴더유로는 상기 제2 유로의 입구 측으로부터 출구 측으로 갈수록 면적이 감소되며, 따라서, 제1 유로 채널을 통과하는 제1 유체, 예를 들면 삼산화황이 제2 유로 채널을 통과하는 제2 유체, 예를 들면 고온가스의 고온 영역에서 상대적으로 많이 열교환하기 때문에 제1 유체의 분해 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1유체가 고온가스의 고온영역이 상대적으로 작아지는 유로를 흐를 영역에서도, 유속 감소로 인한 반응시간 확보로 균일한 유속이 흐르는 경우보다 제 1유체의 분해 효율이 향상될 수 있다.The heat exchanger for a hot gas reactor according to an embodiment of the present invention comprises: a plurality of first flow channel channels having a plurality of first flow paths through which a first fluid flows; A plurality of second flow path channels disposed at least partially alternate with the plurality of first flow channel channels, and a plurality of second flow paths in which a second fluid flows in heat exchange with the first fluid flows; And a first manifold disposed at both ends of the plurality of first flow channel channels through which the first fluid is introduced and discharged, wherein the first manifold has a first folder flow path corresponding to the first flow path. The area of the first folder flow path decreases from the inlet side to the outlet side of the second flow path, and thus, a first fluid passing through the first flow channel, for example, a second fluid in which sulfur trioxide passes through the second flow channel. For example, since the heat exchange relatively much in the high temperature region of the hot gas, the decomposition efficiency of the first fluid can be improved. In addition, even in a region in which the first fluid flows through a flow path where the high temperature region of the hot gas is relatively small, the decomposition efficiency of the first fluid may be improved as compared with the case where a uniform flow rate is ensured by securing a reaction time due to the decrease in the flow rate.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 원자로용 공정 열교환기는, 직육면체 형상의 커버부; 제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되며 입구 및 출구 영역에는 한 쌍의 제1 매니폴더가 배치되는 복수 개의 제1 유로 채널; 및 상기 제1 유로 채널과 적어도 일부분이 엇갈리게 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되고 입구 및 출구 영역에는 한 쌍의 제2 매니폴더가 배치되는 복수 개의 제2 유로 채널;을 포함하며, 상기 한 쌍의 제1 매니폴더는 대향되는 상기 커버부의 두 꼭지점 영역에 배치되고, 상기 한 쌍의 제2 매니폴더는 대향되는 상기 커버부의 다른 두 꼭지점 영역에 배치될 수 있으며, 따라서 제1 유로 채널 및 제2 유로 채널에 발생 가능한 압력강하를 최소화할 수 있다.
On the other hand, the process heat exchanger for a reactor according to an embodiment of the present invention, the rectangular parallelepiped cover portion; A plurality of first flow channels provided with a plurality of first flow paths through which the first fluid flows, and a pair of first manifolds disposed in the inlet and outlet areas; And at least a portion of the first flow channel, which is alternately disposed, a plurality of second flow paths in which a second fluid that exchanges heat with the first fluid flows are provided in parallel with each other, and a pair of second manifolds are provided in the inlet and outlet areas. And a plurality of second flow channel channels disposed, wherein the pair of first manifolds are disposed at two vertex regions of the cover portion that face each other, and the pair of second manifolds have two other opposite cover portions. The pressure drop may be disposed in the vertex region, thereby minimizing the pressure drop that may occur in the first flow channel and the second flow channel.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 유로 채널을 통과하는 제1 유체, 예를 들면 삼산화황이 제2 유로 채널을 통과하는 제2 유체, 예를 들면 고온가스의 고온 영역에서 상대적으로 많이 열교환하기 때문에 제1 유체의 분해 효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the first fluid passing through the first flow channel, for example, sulfur trioxide, heats relatively much in the high temperature region of the second fluid passing through the second flow channel, for example, hot gas. The decomposition efficiency of the first fluid can be improved.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 유로 채널 및 제2 유로 채널은 인쇄회로기판 타입으로 제작한 후 적층시키는 구조를 가짐으로써 압력강하를 최소화할 수 있다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, the first flow channel and the second flow channel can be manufactured in a printed circuit board type and have a structure that is laminated to minimize the pressure drop.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 유로 채널 및 제2 유로 채널이 번갈아 적층되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 Ⅴ 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로용 공정 열교환기의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ 선에 따른 개략적인 단면도이다.1 is a perspective view of a process heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the first flow channel and the second flow channel shown in FIG. 2 are alternately stacked.
4 is an enlarged view of a portion IV shown in FIG. 2.
FIG. 5 is an enlarged view of a portion V shown in FIG. 2.
6 is a view conceptually showing the configuration of a process heat exchanger for a reactor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along the line VII of FIG. 6.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the patentable invention and the following description forms part of the detailed description of the invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 열교환기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1 유로 채널 및 제2 유로 채널이 번갈아 적층되는 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ 부분을 확대 도시한 도면이며, 도 5는 도 2에 도시된 Ⅴ 부분을 확대 도시한 도면이다.1 is a perspective view of a process heat exchanger according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a state in which the first flow channel and the second flow channel shown in FIG. 2 are alternately stacked. 4 is an enlarged view of part IV shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged view of part V shown in FIG. 2.

이들 도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시에 따른 원자로용 공정 열교환기(100)는, 인쇄회로기판형 열교환기로서, 제1 유체가 흐르는 제1 유로(110)가 상호 나란하게 형성되는 복수 개의 제1 유로 채널(110)과, 제1 유로 채널(110)들과 엇갈리도록 배치되며 제2 유체가 흐르는 제2 유로(121)가 상호 나란하게 형성되는 복수 개의 제2 유로 채널(120)과, 제1 유로 채널(110)의 입구(110a) 출구 영역(110b)에 배치되는 제1 매니폴더(130)와, 제2 유로 채널(120)의 입구(120a) 및 출구(120b) 영역에 배치되는 제2 매니폴더(140)와, 커버부(150)를 포함할 수 있다.As shown in these drawings, the process heat exchanger 100 for a reactor according to one embodiment of the present invention is a printed circuit board type heat exchanger, in which a plurality of first flow paths 110 through which a first fluid flows are formed in parallel with each other. The plurality of first flow channel channels 110 and the plurality of second flow channel channels 120 disposed to cross the first flow channel channels 110, and the second flow channels 121 through which the second fluid flows are formed in parallel with each other; The first manifold 130 disposed in the inlet 110a and the outlet region 110b of the first flow channel 110 and the inlet 120a and the outlet 120b of the second flow channel 120 are disposed. The second manifold 140 and the cover unit 150 may be included.

이러한 구성에 의해서, 제1 유로 채널(110)의 제1 유로(111)를 제1 유체가 통과할 때, 제2 유로 채널(120)의 제2 유로(121)를 통과하는 제2 유체와 열교환이 원활하게 이루어져 분해 과정이 제대로 진행될 수 있다.By such a configuration, when the first fluid passes through the first flow path 111 of the first flow path channel 110, it exchanges heat with the second fluid passing through the second flow path 121 of the second flow path channel 120. This can be done smoothly so that the decomposition process can proceed properly.

여기서, 제1 유로 채널(110)의 제1 유로(111)를 따라 이동하는 제1 유체는 삼산화항이며, 제2 유로 채널(120)의 제2 유로(121)를 따라 이동하는 제2 유체는 삼산화황에 열을 전달하기 위한 고온가스이다. 따라서, 이하에서는, 제1 유체를 삼산화황 그리고 제2 유체를 고온가스라 명칭하기로 한다.Here, the first fluid moving along the first flow path 111 of the first flow channel 110 is a trioxide term, and the second fluid moving along the second flow path 121 of the second flow channel 120 is Hot gas to transfer heat to sulfur trioxide. Therefore, hereinafter, the first fluid will be referred to as sulfur trioxide and the second fluid as hot gas.

각 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 커버부(150)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 매니폴더(130)의 양측에 배치되어 삼산화황이 유입되는 입구(151a) 및 배출되는 출구(151b)가 구비되는 제1 커버부재(151)와, 제2 매니폴더(140)의 양측에 배치되어 고온가스가 유입되는 입구(155a) 및 배출되는 출구(155b)가 구비되는 제2 커버부재(155)를 구비할 수 있다.Referring to each configuration, first, the cover portion 150 of the present embodiment, as shown in Figure 1, is disposed on both sides of the first manifold 130, the inlet 151a and the outlet outlet for sulfur trioxide flows in The first cover member 151 provided with the 151b, the second cover member disposed on both sides of the second manifold 140 and provided with an inlet 155a through which the hot gas flows in and an outlet 155b discharged from the outlet 155b. 155 may be provided.

본 실시예의 제1 유로 채널(110)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사각 판 형상으로 마련되며 복수 개의 제1 유로(111)가 상호 나란하게 배치된다. 여기서, 제1 유로(111)는 화학적 에칭(chemical etching)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 화학적 에칭에 의해 제1 유로 채널(110)에 길이 방향을 따라 상호 나란한 복수 개의 제1 유로(111)가 형성될 수 있는 것이며, 이러한 제1 유로(111)를 따라 분해 대상인 삼산화황이 이동할 수 있는 것이다.As shown in FIGS. 2 and 3, the first flow channel 110 of the present embodiment is provided in a square plate shape and the plurality of first flow channels 111 are arranged side by side. Here, the first flow path 111 may be formed by chemical etching. That is, a plurality of first flow paths 111 parallel to each other in the longitudinal direction may be formed in the first flow path channel 110 by chemical etching, and sulfur trioxide, which is a decomposition target, may move along the first flow path 111. It is.

한편, 본 실시예의 제2 유로 채널(120)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상호 나란하게 형성되는 제2 유로(121)를 갖되 제2 유로(121)의 적어도 일부분이 제1 유로(111)의 방향과 엇갈린 방향을 갖는다. 이는 압력강하 최소화를 위해 제2유로(121)의 충분한 플레넘 영역 확보를 위해서 반드시 필요하다.Meanwhile, as shown in FIGS. 2 and 3, the second flow channel 120 of the present embodiment has a second flow path 121 formed in parallel with each other, and at least a portion of the second flow path 121 is formed in the first flow path. It has a direction crossed with the direction of the flow path 111. This is necessary to ensure sufficient plenum area of the second flow passage 121 to minimize the pressure drop.

제2 유로(121) 고온가스의 유로분포 최적화는 지그재그(zigzag) 형상의 분균일 분포로 마련될 수 있다. 즉, 제2 유로(121)의 입구(120a)로부터 형성되는 제1 부분(122)은 제1 유로(111)와 수직을 갖도록 형성되고, 제1 부분(122)과 연결되는 제2 부분(123)은 제1 유로(111)와 나란하게 형성되고, 제2 부분(123)과 연결되는 제3 부분(124)은 제1 유로(111)와 수직을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 제 1유로의 출구 쪽 제2 유로(121)를 따라 이동하는 고온가스의 유량이 커지면, 제1 유로(111)를 따라 이동하는 삼산화황과의 열교환이 출구 쪽에서 반응 온도가 비교적 고르게 분포될 수 있어 삼산화황의 분해가 효율적으로 이루어질 수 있다.The flow path distribution optimization of the second flow path 121 hot gas may be provided in a uniform distribution of zigzag shapes. That is, the first portion 122 formed from the inlet 120a of the second flow passage 121 is formed to be perpendicular to the first flow passage 111, and the second portion 123 connected to the first portion 122. ) May be formed to be parallel to the first flow passage 111, and the third portion 124 connected to the second portion 123 may be formed to be perpendicular to the first flow passage 111. Therefore, when the flow rate of the hot gas moving along the second flow path 121 at the outlet side of the first flow passage is increased, heat exchange with sulfur trioxide moving along the first flow path 111 may cause the reaction temperature to be relatively evenly distributed at the outlet side. Therefore, decomposition of sulfur trioxide can be made efficiently.

한편, 전술한 제1 유로 채널(110)과 제2 유로 채널(120)은 디퓨져 본딩(diffuser bonding)에 의해 상호 대향하는 판면이 결합될 수 있으며, 외측 연결 부분은 웰딩(welding) 또는 브레이징(brazing)에 의해 결합될 수 있다. 따라서, 제1 유로 및 제2 유로가 외부와 철저히 차단된 상태를 유지할 수 있어 외부로 유체가 새어나가는 현상을 방지할 수 있다.Meanwhile, the above-described first flow channel 110 and the second flow channel 120 may be joined to each other by a diffuser bonding (diffuser bonding), the outer connection portion is welding (welding) or brazing (brazing) ) Can be combined. Therefore, the first flow path and the second flow path can be kept completely blocked from the outside, thereby preventing the fluid from leaking to the outside.

한편, 전술한 제1 유로 채널(110)을 통해 삼산화황이 흐르고 제2 유로 채널(120)을 통해 고온가스가 이동할 때 열교환이 이루어질 수 있지만, 삼산화황은 고온의 열을 많이 받을수록 분해가 활발하게 이루어질 수 있다. 즉, 삼산화황에 고온가스가 열을 전달하는데 고온가스가 상대적으로 뜨거울 때 삼산화황과 열교환하는 것이 분해 효율을 높이는 데 바람직하다.On the other hand, heat exchange may occur when sulfur trioxide flows through the first flow channel 110 and the hot gas moves through the second flow channel 120, but the sulfur trioxide is actively decomposed as the heat gets high temperature. Can be. That is, when hot gas transfers heat to sulfur trioxide, when the hot gas is relatively hot, heat exchange with sulfur trioxide is preferable to increase the decomposition efficiency.

이를 위해 본 실시예의 제1 매니폴더(130)는, 도 4에 개략적으로 도시된 것처럼, 제2 유로(121)를 따라 이동하는 고온가스가 상대적으로 뜨거울 때 열교환이 많이 이루어질 수 있도록 제2 유로(121)의 입구(120a) 측에 있는 제1 매니폴더(130)의 유로 면적이 제2 유로(121)의 출구(120b) 측에 있는 제1 매니폴더(130)의 유로 면적에 비해 상대적으로 크게 형성된다.To this end, the first manifold 130 of this embodiment, as schematically shown in Figure 4, the second flow path (so that a large amount of heat exchange can be made when the hot gas moving along the second flow path 121 is relatively hot) The flow path area of the first manifold 130 at the inlet 120a side of the 121 is larger than the flow path area of the first manifold 130 at the outlet 120b side of the second flow path 121. Is formed.

즉, 도 4에 도시된 것처럼, 제1 유로(111)와 대응되는 형상을 가지는 제1 매니폴더(130)의 제1 폴더유로(131)는 일측에서 타측으로 갈수록 그 직경이 점점 작아짐으로써 상대적으로 제2 유로(121)의 입구(120a) 영역에 가까운 제1 유로(111)에 많은 양의 삼산화황을 제공할 수 있고, 상대적으로 제2 유로(121)의 입구(120a) 영역과 먼 제1 유로(111)에는 상대적으로 적은 양의 삼산화황을 제공할 수 있다. That is, as shown in FIG. 4, the first folder flow path 131 of the first manifold 130 having a shape corresponding to the first flow path 111 is relatively smaller in diameter from one side to the other side. A large amount of sulfur trioxide may be provided to the first flow path 111 close to the area of the inlet 120a of the second flow path 121, and the first flow path is relatively far from the area of the inlet 120a of the second flow path 121. Relatively small amounts of sulfur trioxide can be provided to (111).

이는 전술한 것처럼, 제1 유로(111)의 입구(110a)를 통해 유입되는 고온가스가 상대적으로 고온 영역인 부분에서 삼산화황의 이동 유량을 많게 하기 위함이며, 따라서 삼산화황의 분해 효율이 종래에 비해 향상될 수 있다.This is to increase the flow rate of sulfur trioxide in the portion where the hot gas introduced through the inlet 110a of the first flow path 111 is a relatively high temperature region as described above, and thus, the decomposition efficiency of sulfur trioxide is improved compared with the conventional art. Can be.

한편, 삼산화황의 분해 효율을 높이기 위해서는 삼산화황이 제1 유로(111)를 통과할 때 제1 유로(111)의 출구(110b) 부분에서 상대적으로 고온인 고온가스를 분포시키는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to improve the decomposition efficiency of sulfur trioxide, when the sulfur trioxide passes through the first flow path 111, it is preferable to distribute a relatively hot gas at a portion of the outlet 110b of the first flow path 111.

이를 위해, 본 실시예의 경우, 제2 매니폴더(140) 역시 유로 면적을 달리 하도록 구성될 수 있으며, 따라서 제1 유로(111)의 출구(110b) 부분에서 많은 양의 고온 가스가 흐를 수 있도록 한다.To this end, in the present embodiment, the second manifold 140 may also be configured to have a different flow path area, thus allowing a large amount of hot gas to flow in the outlet 110b portion of the first flow path 111. .

도 5에 도시된 것처럼, 고온가스가 이동하는 제2 유로(121)로 고온가스를 유입시키는 제2 매니폴더(140)의 제2 폴더유로(141)의 직경이 제1 유로(111)의 입구(110a) 영역에서 출구(11b) 영역으로 갈수록 커지는 형상을 갖는다.As shown in FIG. 5, the diameter of the second folder flow path 141 of the second manifold 140 that introduces the hot gas into the second flow path 121 through which the hot gas moves is the inlet of the first flow path 111. It has a shape that increases from the region 110a to the region of the outlet 11b.

따라서, 제2 매니폴더(140)를 통해 제2 유로(121)로 고온가스가 유입될 때 상대적으로 많은 양의 고온가스가 제1 유로(111)의 출구(110b) 영역을 통과할 수 있으며, 따라서 삼산화황이 제1 유로(111)의 출구(110b) 영역에서 상대적으로 고온의 고온가스와 열교환함으로써 삼산화황의 분해 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, when hot gas is introduced into the second flow passage 121 through the second manifold 140, a relatively large amount of hot gas may pass through the region of the outlet 110b of the first flow passage 111. Accordingly, the decomposition efficiency of sulfur trioxide can be improved by exchanging sulfur trioxide with a relatively high temperature hot gas at the outlet 110b of the first flow path 111.

이와 같이, 본 실시예의 경우, 제2 유로(121)를 따라 흐르는 고온가스가 상대적으로 고온인 영역에서 상대적으로 많은 양의 삼산화황이 흐를 수 있도록 하는 제 1 매니폴더(130)의 유로 구조로 인해 삼산화황과 고온가스 간의 열교환이 활발하게 이루어질 수 있으며, 따라서 삼산화황의 분해 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As such, in the present embodiment, sulfur trioxide is caused by the flow path structure of the first manifold 130 that allows a relatively large amount of sulfur trioxide to flow in a region where the hot gas flowing along the second flow passage 121 is relatively high in temperature. Heat exchange between the hot gas and the hot gas can be made actively, and thus there is an advantage of improving the decomposition efficiency of sulfur trioxide.

또한, 제1 유로(111)의 출구(110b) 영역에 근접한 제2 유로(121)에 상대적으로 더 많은 양의 고온가스가 흐르도록 함으로써 제1 유로(11)를 통과하는 삼산화황의 출구(110b) 영역에서 삼산화황과 고온가스 간의 열교환이 활발하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 삼산화황의 분해 효율을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, the outlet 110b of sulfur trioxide passing through the first flow passage 11 by allowing a relatively large amount of hot gas to flow in the second flow passage 121 adjacent to the region of the outlet 110b of the first flow passage 111. In the region, heat exchange between sulfur trioxide and hot gas may be actively performed, and thus, there is an advantage of improving decomposition efficiency of sulfur trioxide.

한편, 이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로용 공정 열교환기의 구성에 대해 설명하되, 전술한 일 실시예의 원자로용 공정 열교환기와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.In the following description, a configuration of a process heat exchanger for a nuclear reactor according to another embodiment of the present invention will be described, and description thereof will be omitted for parts substantially the same as the process heat exchanger for a nuclear reactor of the above-described embodiment.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로용 공정 열교환기의 구성을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ 선에 따른 개략적인 단면도이다.6 is a view conceptually showing the configuration of a process heat exchanger for a reactor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along the line VII of FIG. 6.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 원자로용 공정 열교환기(200)는, 직육면체 형상의 커버부(250)와, 커버부(250)의 일 꼭지점 영역에 입구 영역이 설치되고 사선 방향의 다른 꼭지점 영역에 출구 영역이 설치되며 이들 꼭지점 영역에 한 쌍의 제1 매니폴더(230)가 배치되는 제1 유로 채널(210)과, 커버부(250)의 다른 일 꼭지점 영역에 입구 영역이 설치되고 사선 방향의 다른 꼭지점 영역에 출구 영역이 설치되며 이들 꼭지점 영역에 한 쌍의 제2 매니폴더(240)가 배치되는 제2 유로 채널(220)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the reactor heat exchanger 200 according to the present embodiment includes a rectangular parallelepiped cover part 250 and an inlet area at one vertex area of the cover part 250, and another vertex area in an oblique direction. An outlet area is installed in the first flow path channel 210 in which a pair of first manifolds 230 are disposed in these vertex areas, and an inlet area is installed in the other vertex area of the cover part 250 and is in an oblique direction. An outlet region may be installed at another vertex region of the second vertex region, and may include a second flow channel channel 220 in which a pair of second manifolds 240 are disposed.

여기서, 제2 유로 채널(220)의 제2 유로(221)는 지그재그(zigzag) 형상의 분균일한 분포로 제1 유로 채널(210)의 제1 유로(211)를 통과하는 삼산화황의 출구 쪽에 제2 유로(221)를 통과하는 고온가스와의 유량을 증가시켜 분해효율을 증가시킬 수 있다. 또한 제1 유로 채널(210) 및 제2 유로 채널(220)의 입구 영역 및 출구 영역이 각 꼭지점 영역에 마련됨으로써 폭을 종래에 비해 상대적으로 줄일 수 있으며 따라서 입출구 영역에서 압력강하가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.Here, the second flow path 221 of the second flow channel 220 is a zigzag-shaped uniform distribution on the outlet side of sulfur trioxide passing through the first flow path 211 of the first flow channel channel 210. The decomposition efficiency may be increased by increasing the flow rate with the hot gas passing through the two flow paths 221. In addition, since the inlet and outlet regions of the first flow channel 210 and the second flow channel 220 are provided at each vertex area, the width can be relatively reduced compared to the conventional one, thus minimizing the occurrence of pressure drop in the inlet and outlet areas. can do.

여기서, 전술한 일 실시예와 마찬가지로, 제1 매니폴더(230)의 제1 폴더유로는 제2 유로(211)의 입구 측으로부터 출구 측으로 갈수록 면적이 감소되고(도 4와 실질적으로 동일함), 제2 매니폴더(230)의 제2 폴더유로는 제1 유로(211)의 입구 측으로부터 출구 측으로 갈수록 유로 면적이 커짐으로써, 삼산화황과 고온가스 간의 열교환이 활발하게 이루어질 수 있으며, 따라서 삼산화황의 분해 효율을 향상시킬 수 있다.Here, as in the above-described embodiment, the first folder flow path of the first manifold 230 is reduced in area from the inlet side to the outlet side of the second flow path 211 (substantially the same as in FIG. 4), As the second folder flow path of the second manifold 230 increases from the inlet side to the outlet side of the first flow passage 211, the heat exchange area between the sulfur trioxide and the hot gas can be actively performed, and thus the decomposition efficiency of the sulfur trioxide. Can improve.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제1 유로 채널(210)은 플레이트-핀(plate-pin) 타입으로 마련될 수 있고, 제2 유로 채널(220)은 화학적 에칭에 의해 반원 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 구성에 의해서 압력강하를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 고온가스 및 삼산화황 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 다만, 제1 유로 채널(210) 및 제2 유로 채널(220)의 타입이 이에 한정되는 것은 아니다.한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
Meanwhile, as shown in FIG. 7, the first flow channel 210 may be provided in a plate-pin type, and the second flow channel 220 may be semi-circular by chemical etching. Can be prepared as. Such a configuration can not only reduce the pressure drop but also improve the heat exchange efficiency between the hot gas and sulfur trioxide. However, the types of the first flow channel 210 and the second flow channel 220 are not limited thereto. Meanwhile, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Modifications and variations are readily apparent to those of ordinary skill in the art. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

100 : 고온가스 원자로용 열교환기
110 : 제1 유로 채널
111 : 제1 유로
120 : 제2 유로 채널
121 : 제2 유로
130 : 제1 매니폴더
131 : 제1 폴더유로
140 : 제2 매니폴더
141 : 제2 폴더유로
150 : 커버부
151 : 제1 커버부재
155 : 제2 커버부재100: heat exchanger for hot gas reactor
110: first euro channel
111: the first euro
120: second euro channel
121: the second euro
130: first manifold
131: first folder euro
140: second manifold
141: second folder euro
150:
151: first cover member
155: second cover member

Claims (10)

제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제1 유로 채널;
상기 제1 유로 채널과 적어도 일부분이 엇갈리게 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되는 복수 개의 제2 유로 채널; 및
상기 복수 개의 제1 유로 채널의 양단부에 배치되어 상기 제1 유체가 인입 및 배출되는 제1 매니폴더;
를 포함하며,
상기 제1 매니폴더는 상기 제1 유로와 대응되는 제1 폴더유로를 갖되 상기 제1 폴더유로는 상기 제2 유로의 입구 측으로부터 출구 측으로 갈수록 면적이 감소되는 원자로용 공정 열교환기.
A plurality of first flow channel provided with a plurality of first flow paths through which the first fluid flows;
A plurality of second flow path channels disposed at least partially alternate with the first flow channel, and provided with a plurality of second flow paths in which a second flow through which the second fluid exchanges heat with the first fluid flows; And
First manifolds disposed at both ends of the plurality of first flow channel channels through which the first fluid is introduced and discharged;
Including;
The first manifold has a first folder flow path corresponding to the first flow path, wherein the first folder flow path is reduced in area from the inlet side to the outlet side of the second flow path.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 유로 채널의 양단부에 배치되어 상기 제2 유체가 인입 및 배출되는 제2 매니폴더를 더 포함하며,
상기 제2 매니폴더는 상기 제2 유로와 대응되는 제2 폴더유로를 갖되 상기 제2 폴더유로는 상기 제1 유로의 입구 측으로부터 출구 측으로 갈수록 유로 면적이 커지는 원자로용 공정 열교환기.
The method of claim 1,
And a second manifold disposed at both ends of the plurality of second flow channel channels through which the second fluid is introduced and discharged.
The second manifold has a second folder flow path corresponding to the second flow path, wherein the second folder flow path has a larger flow path area from the inlet side to the outlet side of the first flow path.
제3항에 있어서,
상기 제1 유로 채널의 상기 제1 유로를 통해 흐르는 상기 제1 유체로의 열교환 효율을 향상시키기 위해 상기 제2 유로 채널의 상기 제2 유로는 지그재그(zigzag) 형상으로 마련되는 원자로용 공정 열교환기.
The method of claim 3,
And the second flow path of the second flow channel is provided in a zigzag shape to improve heat exchange efficiency of the first flow channel to the first fluid flowing through the first flow path.
제2항에 있어서,
상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 화학적 에칭(chemical etching)에 의해 형성되는 원자로용 공정 열교환기.
The method of claim 2,
And the first flow channel and the second flow channel are formed by chemical etching.
제1항에 있어서,
상기 제1 유로 채널의 상기 제1 유로를 통해 흐르는 상기 제1 유체는 삼산화황이고, 상기 제2 유로 채널의 상기 제2 유로를 통해 흐르는 상기 제2 유체는 고온가스인 원자로용 공정 열교환기.
The method of claim 1,
And wherein the first fluid flowing through the first flow channel of the first flow channel is sulfur trioxide and the second fluid flowing through the second flow channel of the second flow channel is a hot gas.
제1항에 있어서,
상기 제1 유로 채널 및 상기 제2 유로 채널은 상호 대향되는 면끼리 상호 디퓨젼 본딩(diffuser bonding)된 후 테두리 부분이 웰딩(welding) 또는 브레이징(brazing)에 의해 결합되는 고온가스 원자로용 공정 열교환기.
The method of claim 1,
The first heat exchange channel and the second flow channel is a process heat exchanger for a high temperature gas reactor in which faces facing each other are diffusely bonded to each other and then edge portions are joined by welding or brazing. .
제1항에 있어서,
상기 원자로용 공정 열교환기는 인쇄회로기판형 열교환기인 원자로용 공정 열교환기.
The method of claim 1,
The process heat exchanger for a nuclear reactor is a process heat exchanger for a printed circuit board type heat exchanger.
직육면체 형상의 커버부;
제1 유체가 흐르는 제1 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되며 입구 및 출구 영역에는 한 쌍의 제1 매니폴더가 배치되는 복수 개의 제1 유로 채널; 및
상기 제1 유로 채널과 적어도 일부분이 엇갈리게 배치되며, 상기 제1 유체와 열교환하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로가 상호 나란하게 복수 개 마련되고 입구 및 출구 영역에는 한 쌍의 제2 매니폴더가 배치되는 복수 개의 제2 유로 채널;
을 포함하며,
상기 한 쌍의 제1 매니폴더는 대향되는 상기 커버부의 두 꼭지점 영역에 배치되고, 상기 한 쌍의 제2 매니폴더는 대향되는 상기 커버부의 다른 두 꼭지점 영역에 배치되는 원자로용 공정 열교환기.
A cuboid-shaped cover part;
A plurality of first flow channels provided with a plurality of first flow paths through which the first fluid flows, and a pair of first manifolds disposed in the inlet and outlet areas; And
At least a portion of the first flow channel is alternately disposed, and a plurality of second flow paths in which a second fluid that exchanges heat with the first fluid flows are provided in parallel with each other, and a pair of second manifolds are disposed in the inlet and outlet areas. A plurality of second flow channel;
/ RTI >
Wherein the pair of first manifolds are disposed at two vertex regions of the cover portion that face each other, and the pair of second manifolds are disposed at two other vertex regions of the cover portion that face each other.
제8항에 있어서,
상기 제1 매니폴더는 상기 제1 유로와 대응되는 제1 폴더유로를 갖되 상기 제1 폴더유로는 상기 제2 유로의 입구 측으로부터 출구 측으로 갈수록 면적이 감소되고,
상기 제2 매니폴더는 상기 제2 유로와 대응되는 제2 폴더유로를 갖되 상기 제2 폴더유로는 상기 제1 유로의 입구 측으로부터 출구 측으로 갈수록 유로 면적이 커지는 원자로용 공정 열교환기.
9. The method of claim 8,
The first manifold has a first folder flow path corresponding to the first flow path, but the first folder flow path decreases in area from the inlet side to the outlet side of the second flow path.
The second manifold has a second folder flow path corresponding to the second flow path, wherein the second folder flow path has a larger flow path area from the inlet side to the outlet side of the first flow path.
제8항에 있어서,
상기 제1 유로 채널은 플레이트-핀 타입으로 마련되고, 상기 제2 유로 채널은 화학적 에칭에 의해 형성되는 원자로용 공정 열교환기.9. The method of claim 8,
And the first flow channel is provided in a plate-fin type, and the second flow channel is formed by chemical etching.
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