KR20210009102A - Supercritical fluid heat exchanger considering pseudo-critical point and method exchanging supercritical fluid heat using the same - Google Patents

Supercritical fluid heat exchanger considering pseudo-critical point and method exchanging supercritical fluid heat using the same Download PDF

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KR20210009102A
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Abstract

An embodiment of the present invention provides a supercritical fluid heat exchange apparatus and method in which efficiency is increased by designing a heat exchanger in consideration of a working fluid whose properties change based on a pseudo-critical point. According to an embodiment of the present invention, a supercritical fluid heat exchange apparatus in consideration of a pseudo-critical point used in a supercritical Rankine cycle system including a turbine, a recuperator, a condenser, and a pump comprisesa: a first heat exchange unit through which a working fluid, which is a fluid flowing through the turbine, the recuperator, the condenser, or the pump, and a thermal fluid, which is a fluid for supplying thermal energy to the working fluid, pass through and heat exchange between the two fluids is performed; and a second heat exchange unit formed between the first heat exchange unit and the turbine, and through which the working fluid and the thermal fluid passing through the first heat exchange unit pass, heat exchange between both fluids is performed.

Description

유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치 및 이를 이용한 초임계 유체 열교환 방법 {SUPERCRITICAL FLUID HEAT EXCHANGER CONSIDERING PSEUDO-CRITICAL POINT AND METHOD EXCHANGING SUPERCRITICAL FLUID HEAT USING THE SAME}Supercritical fluid heat exchange device considering similar critical point and supercritical fluid heat exchange method using the same {SUPERCRITICAL FLUID HEAT EXCHANGER CONSIDERING PSEUDO-CRITICAL POINT AND METHOD EXCHANGING SUPERCRITICAL FLUID HEAT USING THE SAME}

본 발명은 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치 및 이를 이용한 초임계 유체 열교환 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유사 임계점(Pseudo-critical point)을 기준으로 성질이 변화하는 작동 유체를 고려하여 열교환기를 설계함으로써 효율을 증대시킨 초임계 유체 열교환 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a supercritical fluid heat exchange device considering a pseudo-critical point and a supercritical fluid heat exchange method using the same, and more particularly, heat exchange by considering a working fluid whose properties change based on a pseudo-critical point. It relates to a supercritical fluid heat exchange device and method in which efficiency is increased by designing a device.

상대적으로 낮은 에너지 효율을 구비하는 아임계 랭킨 사이클의 에너지 효율을 증대시키기 위하여 작동 유체를 초임계 상태까지 가압 및 가열한 후 터빈에서 아임계 상태까지 팽창시켜 에너지 효율을 증대시키는 초임계 랭킨 사이클 시스템이 개발되어 이용 중에 있다.In order to increase the energy efficiency of the subcritical Rankine cycle with relatively low energy efficiency, the supercritical Rankine cycle system increases energy efficiency by pressing and heating the working fluid to the supercritical state and then expanding it from the turbine to the subcritical state. It has been developed and is being used.

그런데, 상기와 같은 종래기술의 초임계 랭킨 사이클 시스템에서는, 열교환에 의해 작동 유체의 온도가 상승하는 경우, 열교환기 내에서 유사 임계 온도 전 후의 온도 변화로 인해 작동 유체의 열용량과 점도가 급격히 변화하여 발생하는 열교환 효율 저하 현상을 방지할 수 없는 문제가 있다.However, in the supercritical Rankine cycle system of the prior art as described above, when the temperature of the working fluid increases due to heat exchange, the heat capacity and viscosity of the working fluid rapidly change due to the temperature change before and after the pseudo-critical temperature in the heat exchanger. There is a problem in that it is not possible to prevent the phenomenon of lowering the heat exchange efficiency that occurs.

대한민국 공개특허 제10-2019-0003818호(발명의 명칭: 열로부터 기계적 에너지를 발생시키기 위한 유기 랭킨 사이클용 방법 및 그 조성물)에서는, (a) 액상의 제 1 작동 유체를 열을 공급하는 열원과 연통되어 있는 열교환기 또는 증발기를 통해 통과시키는 단계; (b) 증기상의 제 1 작동 유체의 적어도 일부를 열교환기 또는 증발기로부터 취출하는 단계; (c) 상기 증기상의 제 1 작동 유체의 적어도 일부를 팽창기로 이동시켜, 적어도 일부의 열을 기계적 에너지로 변환시키는 단계; (d) 상기 증기상의 제 1 작동 유체의 적어도 일부를 팽창기로부터 응축기로 이동시켜, 상기 증기상의 제 1 작동 유체의 적어도 일부를 액상의 제 2 작동 유체로 응축시키는 단계를 포함하는, 열원으로부터 열을 회수하여 기계적 에너지를 발생시키는 방법이며, 여기서 상기 제 1 작동 유체는 HFO-1336mzz-Z로 구성되고, 상기 방법은 초임계 조건 하에 랭킨 사이클을 사용하고, 상기 팽창기는 200℃ 내지 400℃의 입구 온도에서 작동하는 것인 방법이 개시되어 있다.In Korean Patent Application Publication No. 10-2019-0003818 (name of the invention: method for organic Rankine cycle for generating mechanical energy from heat and composition thereof), (a) a heat source for supplying heat to a liquid first working fluid and Passing through a heat exchanger or evaporator in communication; (b) taking at least a portion of the vapor phase first working fluid from the heat exchanger or evaporator; (c) moving at least a portion of the vapor phase first working fluid to an expander to convert at least a portion of heat into mechanical energy; (d) transferring at least a portion of the vapor phase first working fluid from an expander to a condenser, thereby condensing at least a portion of the vapor phase first working fluid into a liquid second working fluid. It is a method of recovering and generating mechanical energy, wherein the first working fluid is composed of HFO-1336mzz-Z, the method uses a Rankine cycle under supercritical conditions, and the expander has an inlet temperature of 200°C to 400°C A method is disclosed that works in.

대한민국 공개특허 제10-2019-0003818호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0003818

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 초임계 유체를 이용하는 열교환기에 있어서, 유사 임계점(Pseudo-critical point)을 기준으로 성질이 변화하는 작동 유체에 대한 열전달 효율을 유지 또는 증대시키는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to maintain or increase the heat transfer efficiency for a working fluid whose properties change based on a pseudo-critical point in a heat exchanger using a supercritical fluid. .

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 터빈, 리큐퍼레이터, 컨덴서 및, 펌프,를 포함하는 초임계 랭킨 사이클 시스템에 포함되어 이용되는 초임계 유체 열교환 장치에 있어서, 상기 터빈, 상기 리큐퍼레이터, 상기 컨덴서 또는 상기 펌프를 통과하여 유동하는 유체인 작동유체와 상기 작동유체에 열에너지를 공급하는 유체인 열유체가 통과하여 양 유체 간 열교환이 수행되는 제1열교환부; 및 상기 제1열교환부와 상기 터빈 사이에 형성되고, 상기 제1열교환부를 통과한 상기 작동유체와 상기 열유체가 통과하여 양 유체 간 열교환이 수행되는 제2열교환부;를 포함하고, 상기 작동유체의 레이놀즈수 변화에 의해 상기 제1열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경은 상기 제1열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경이 상이한 것을 특징으로 한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a supercritical fluid heat exchange device included in and used in a supercritical Rankine cycle system including a turbine, a recuperator, a condenser, and a pump, wherein the turbine, the A first heat exchange unit through which a working fluid, which is a fluid flowing through the recuperator, the condenser, or the pump, and a thermal fluid, which is a fluid supplying thermal energy to the working fluid, passes through to perform heat exchange between the two fluids; And a second heat exchange unit formed between the first heat exchange unit and the turbine and configured to perform heat exchange between the two fluids by passing the working fluid and the heat fluid passing through the first heat exchange unit, the working fluid. The diameter of the flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange part is different from the diameter of the flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange part by the change of the Reynolds number of.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 온도는 유사 임계 온도 이하이며, 상기 제2열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 온도는 유사 임계 온도 초과일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature of the working fluid passing through the first heat exchange unit may be less than or equal to the pseudo-critical temperature, and the temperature of the working fluid passing through the second heat exchange unit may be greater than the pseudo-critical temperature.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제2열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경이 상기 제1열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경 보다 작을 수 있다.In an embodiment of the present invention, a diameter of a flow path through which the working fluid flows in the second heat exchange part may be smaller than a diameter of a flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange part.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 작동유체의 레이놀즈수 변화에 따른 상기 작동유체의 열전달 계수 변화를 반영하여, 상기 제2열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a flow rate or flow rate of the working fluid passing through the second heat exchange unit may be controlled by reflecting a change in the heat transfer coefficient of the working fluid according to a change in the Reynolds number of the working fluid.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 작동유체의 레이놀즈수 변화에 따른 상기 작동유체의 열전달 계수 변화를 반영하여, 상기 제2열교환부를 통과하는 상기 열유체의 유량 또는 온도가 제어될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a flow rate or temperature of the heat fluid passing through the second heat exchange unit may be controlled by reflecting a change in the heat transfer coefficient of the working fluid according to a change in the Reynolds number of the working fluid.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the flow rate or flow rate of the working fluid passing through the first heat exchange unit may be controlled.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1열교환부를 통과하는 상기 열유체의 유량 또는 온도가 제어될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the flow rate or temperature of the heat fluid passing through the first heat exchange unit may be controlled.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 리큐퍼레이터로부터 배출된 상기 작동유체가 상기 제1열교환부로 유입되는 제1단계; 상기 제1열교환부에서 상기 열유체와 상기 작동유체 간 열교환이 수행되는 제2단계; 상기 제1열교환부로부터 배출된 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어되는 제3단계; 상기 작동유체가 상기 제2열교환부로 유입되고, 상기 제2열교환부에서 상기 열유체와 상기 작동유체 간 열교환이 수행되는 제4단계; 및 상기 제2열교환부로부터 배출된 상기 작동유체가 상기 터빈으로 공급되는 제5단계;를 포함한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes: a first step in which the working fluid discharged from the liquefier flows into the first heat exchange unit; A second step of performing heat exchange between the heat fluid and the working fluid in the first heat exchange unit; A third step of controlling the flow rate or flow rate of the working fluid discharged from the first heat exchange unit; A fourth step in which the working fluid is introduced into the second heat exchange unit, and heat exchange between the heat fluid and the working fluid is performed in the second heat exchange unit; And a fifth step of supplying the working fluid discharged from the second heat exchange unit to the turbine.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 유사 임계점을 기준으로 열용량(Heat capacity)이 급격히 변화하고, 점도(Viscosity)는 급 감소하여 열전달 계수가 변화하는 작동 유체에 대해, 작동 유체가 유동하여 열교환되는 영역을 구분하여, 열교환기를 설계함으로써, 작동 유체에 대한 열전달 효율을 유지 또는 증대시키고 초임계 랭킨 사이클 시스템의 효율을 증대시킨다는 것이다.The effect of the present invention according to the above configuration is that the working fluid flows for the working fluid in which the heat capacity rapidly changes and the viscosity rapidly decreases and the heat transfer coefficient changes based on the similar critical point. By designing the heat exchanger by dividing the region to be heat exchanged, it maintains or increases the heat transfer efficiency to the working fluid and increases the efficiency of the supercritical Rankine cycle system.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 랭킨 사이클 시스템에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환 장치에 대한 개략도이다.
도 3은 레이놀즈수와 열전달 계수 간 관계에 대한 그래프이다.1 is a schematic diagram of a supercritical Rankine cycle system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a heat exchange device according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of the relationship between the Reynolds number and the heat transfer coefficient.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in a number of different forms, and therefore is not limited to the exemplary embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 랭킨 사이클 시스템에 대한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환 장치에 대한 개략도이다. 그리고, 도 3은 레이놀즈수와 열전달 계수 간 관계에 대한 그래프이다. 도 2에서, 실선은 작동유체의 흐름을 나타내고, 점선은 열유체의 흐름을 나타낼 수 있다.1 is a schematic diagram of a supercritical Rankine cycle system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a heat exchange device according to an embodiment of the present invention. And, Figure 3 is a graph of the relationship between the Reynolds number and the heat transfer coefficient. In FIG. 2, a solid line indicates a flow of a working fluid, and a dotted line may indicate a flow of a thermal fluid.

도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이, 유체에 의해 기계적 일을 수행하는 터빈(210), 터빈(210)과 연결되고 터빈(210)을 통과한 유체와 터빈(210)에 공급되는 유체 간 열교환을 수행하는 리큐퍼레이터(220), 리큐퍼레이터(220)를 통과한 유체를 유입 받아 응축 및 냉각시키는 컨덴서(240) 및, 리큐퍼레이터(220)와 컨덴서(240)와 연결되며 유체에 유동 힘을 제공하는 펌프(230),를 포함하는 초임계 랭킨 사이클 시스템에 본 발명의 열교환 장치가 포함되어 이용될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 2, heat exchange between the fluid supplied to the turbine 210 and the fluid that is connected to the turbine 210 and the turbine 210 that is connected to the turbine 210 and which performs mechanical work by the fluid is performed. A condenser 240 that receives and condenses and cools the fluid that has passed through the recuperator 220, the recuperator 220, and the recuperator 220 and the condenser 240 are connected to the fluid flowing force The heat exchange device of the present invention may be included and used in a supercritical Rankine cycle system including a pump 230 to provide a.

본 발명의 열교환 장치는, 리큐퍼레이터(220)로부터 배출되어 터빈(210) 방향으로 유동하는 유체인 작동유체와 작동유체에 열에너지를 공급하는 유체인 열유체가 통과하여 양 유체 간 열교환이 수행되는 제1열교환부(110); 및 제1열교환부(110)와 터빈(210) 사이에 형성되고, 제1열교환부(110)를 통과한 작동유체와 열유체가 통과하여 양 유체 간 열교환이 수행되는 제2열교환부(120);를 포함한다.In the heat exchange device of the present invention, a working fluid, which is a fluid discharged from the recuperator 220 and flows in the direction of the turbine 210, and a thermal fluid, which is a fluid supplying thermal energy to the working fluid, pass through and heat exchange between the two fluids is performed. A first heat exchange unit 110; And a second heat exchange unit 120 formed between the first heat exchange unit 110 and the turbine 210, and performing heat exchange between the two fluids by passing the working fluid and the heat fluid passing through the first heat exchange unit 110. Includes;

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 열교환 장치에서, 리큐퍼레이터(220) 및 제1열교환부(110)는 제1유로(310)와 결합하고, 제1열교환부(110) 및 제2열교환부(120)는 제2유로(320)와 결합하며, 제2열교환부(120) 및 터빈(210)은 제3유로(330)와 결합하고, 터빈(210)과 리큐퍼레이터(220)는 제4유로(340)와 결합할 수 있다. 또한, 리큐퍼레이터(220) 및 컨덴서(240)는 제5유로(350)와 결합하고, 컨덴서(240) 및 펌프(230)는 제6유로(360)와 결합하며, 펌프(230) 및 리큐퍼레이터(220)는 제7유로(370)와 결합할 수 있다. 그리고, 제8유로(380)가 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120)를 통과하도록 형성되어, 제8유로(380)를 따라 열유체가 유동할 수 있다.As shown in FIG. 1, in the heat exchange apparatus of the present invention, the liquefier 220 and the first heat exchange unit 110 are coupled to the first flow path 310, and the first heat exchange unit 110 and the second heat exchange unit The unit 120 is coupled to the second flow path 320, the second heat exchanger 120 and the turbine 210 are coupled to the third flow path 330, and the turbine 210 and the recuperator 220 are It can be combined with the fourth flow path 340. In addition, the recuperator 220 and the condenser 240 are coupled to the fifth passage 350, the condenser 240 and the pump 230 are coupled to the sixth passage 360, and the pump 230 and the liqueur The perator 220 may be combined with the seventh passage 370. In addition, the eighth passage 380 is formed to pass through the first heat exchange unit 110 and the second heat exchange unit 120, so that the heat fluid may flow along the eighth passage 380.

제1 내지 제7유로(370)를 따라 작동유체가 유동할 수 있으며, 작동유체는, 초임계 이산화탄소(CO2) 또는 R1234ze와 같은 수소불화올레핀(HFO)일 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 작동유체가 초임계 이산화탄소라고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 작동유체가 이용될 수도 있다. 그리고, 열유체는, 열매체유(Thermal oil) 또는 물(H2O)일 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 공지된 다른 유체가 열유체로 이용될 수 있다.The working fluid may flow along the first to seventh passages 370, and the working fluid may be supercritical carbon dioxide (CO 2 ) or hydrogen fluorinated olefin (HFO) such as R1234ze. In the exemplary embodiment of the present invention, it is described that the working fluid is supercritical carbon dioxide, but the present invention is not limited thereto, and other working fluids may be used. In addition, the thermal fluid may be thermal oil or water (H 2 O). However, it is not necessarily limited thereto, and other known fluids may be used as the thermal fluid.

제1열교환부(110)를 통과하는 작동유체의 온도는 유사 임계 온도 이하이며, 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 온도는 유사 임계 온도 초과일 수 있다. 유사 임계점(유사 임계 온도)을 기준으로 작동유체의 열용량 (Heat capacity)이 급격히 변화하고, 작동유체의 점도(Viscosity)는 급격히 감소할 수 있다. 이에 따라, 유사 임계점 이하 구간과 초과 구간의 열전달 계수가 상이하므로, 이를 토대로 본 발명의 열교환 장치를 형성해야 하는 필요성이 있을 수 있다.The temperature of the working fluid passing through the first heat exchange unit 110 may be less than or equal to the similar critical temperature, and the temperature of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 may exceed the similar critical temperature. The heat capacity of the working fluid changes rapidly based on the pseudo-critical point (similar critical temperature), and the viscosity of the working fluid may decrease rapidly. Accordingly, since the heat transfer coefficients of the section below the similar threshold point and the section above the similar threshold point are different, there may be a need to form the heat exchange device of the present invention based on this.

구체적인 일 실시 예로써 도 3에서 보는 바와 같이, 작동유체로 R1234ze을 이용하는 경우, 53기압에서 유사 임계점이 130℃이고, 유사 임계점을 기준으로 열전달 계수가 변화함을 확인할 수 있다. 유사 임계 온도 이하 구간(Below Pseudo-Critical) 에서는 레이놀즈수(Re)가 5000이하를 가지고, 유사 임계 온도 초과 구간(Over Pseudo-Critical)에서는 레이놀즈수가 6500 이상이고, 두 구간이 열전달 계수(Nusselt number, Nu)와 레이놀즈수 간 서로 상이한 상관식을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 레이놀즈수가 증가하는 경우, 열전달 계수(Nusselt number)가 감소함을 확인할 수 있다.As a specific embodiment, as shown in FIG. 3, when R1234ze is used as the working fluid, it can be seen that the similar critical point is 130°C at 53 atmospheres, and the heat transfer coefficient changes based on the similar critical point. In the below pseudo-critical temperature (Below Pseudo-Critical), the Reynolds number (Re) is 5000 or less, in the Over Pseudo-Critical (Over Pseudo-Critical), the Reynolds number is more than 6500, and the two sections are the Nusselt number Nu) and Reynolds number can represent different correlations. Specifically, when the Reynolds number increases, it can be seen that the heat transfer coefficient (Nusselt number) decreases.

그러므로, 유사 임계 온도 이하 구간의 온도인 작동유체가 유동하여 열교환되는 제1열교환부(110)와, 유사 임계 온도 초과 구간의 온도인 작동유체가 유동하여 열교환되는 제2열교환부(120)는 상이하게 형성되어야 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120)를 통과하여 터빈(210)으로 공급되는 작동유체의 온도 제어를 용이하게 수행할 수 있다.Therefore, the first heat exchange unit 110 for heat exchange by flowing the working fluid at a temperature below the similar critical temperature and the second heat exchange unit 120 for heat exchange by flowing the working fluid at a temperature above the similar critical temperature are different. It must be formed so that temperature control of the working fluid supplied to the turbine 210 through the first heat exchange unit 110 and the second heat exchange unit 120 can be easily performed.

작동유체의 레이놀즈수 변화에 의해 제1열교환부(110) 내 작동유체가 유동하는 유로의 직경은 제1열교환부(110) 내 작동유체가 유동하는 유로의 직경이 상이할 수 있다. 구체적인 일 실시 예로써, 제2열교환부(120) 내 작동유체가 유동하는 유로의 직경이 제1열교환부(110) 내 작동유체가 유동하는 유로의 직경 보다 작을 수 있다.The diameter of the flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange unit 110 may be different from the diameter of the flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange unit 110 due to the change in the Reynolds number of the working fluid. As a specific embodiment, a diameter of a flow path through which the working fluid in the second heat exchange unit 120 flows may be smaller than a diameter of a flow path through which the working fluid in the first heat exchange unit 110 flows.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
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여기서, Re는 레이놀즈수, v는 작동유체의 유속, d는 작동유체가 유동하는 유로의 직경, ρ는 작동유체의 밀도, η는 작동유체의 점성계수이다.Here, Re is the Reynolds number, v is the flow velocity of the working fluid, d is the diameter of the flow path through which the working fluid flows, ρ is the density of the working fluid, and η is the viscosity coefficient of the working fluid.

레이놀즈수(Re)는 상기와 같은 [수학식 1]에 의해 도출되며, [수학식 1]에서 보는 바와 같이, 레이놀즈수는 작동유체의 유속 또는 작동유체가 유동하는 유로의 직경에 따라 변화하며, 유사 임계 온도 초과 구간의 온도인 작동유체가 제2열교환부(120)를 통과하는 경우, 레이놀즈수가 증가하여 열전달 효율이 현저히 감소할 수 있으므로, 제2열교환부(120) 내 작동유체가 유동하는 유로의 직경을 증가시켜 레이놀즈수가 감소되도록 함으로써, 열전달 계수를 증가시켜 제2열교환부(120)의 열교환 효율을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 제2열교환부(120)로부터 배출된 작동유체가 터빈(210)으로 공급되어 터빈(210)을 가동시키는 가동 효율이 증대될 수 있다.The Reynolds number (Re) is derived by [Equation 1] as described above, and as shown in [Equation 1], the Reynolds number changes according to the flow velocity of the working fluid or the diameter of the flow path through which the working fluid flows, When the working fluid, which is the temperature in the section exceeding the similar critical temperature, passes through the second heat exchange unit 120, the Reynolds number increases and the heat transfer efficiency can be significantly reduced, so the flow path through which the working fluid in the second heat exchange unit 120 flows. By increasing the diameter of the Reynolds number to decrease, it is possible to increase the heat transfer efficiency of the second heat exchange unit 120 by increasing the heat transfer coefficient. Accordingly, the working fluid discharged from the second heat exchange unit 120 is supplied to the turbine 210 to increase the operation efficiency of operating the turbine 210.

작동유체의 레이놀즈수 변화에 따른 작동유체의 열전달 계수 변화를 반영하여, 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 유량 또는 유속이 제어될 수 있다. 또는, 작동유체의 레이놀즈수 변화에 따른 작동유체의 열전달 계수 변화를 반영하여, 제2열교환부(120)를 통과하는 열유체의 유량 또는 온도가 제어될 수 있다.The flow rate or flow rate of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 may be controlled by reflecting a change in the heat transfer coefficient of the working fluid according to the change in the Reynolds number of the working fluid. Alternatively, the flow rate or temperature of the heat fluid passing through the second heat exchange unit 120 may be controlled by reflecting the change in the heat transfer coefficient of the working fluid according to the change in the Reynolds number of the working fluid.

그리고, 제1열교환부(110)를 통과하는 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어되되고, 제1열교환부(110)를 통과하는 상기 열유체의 유량 또는 온도가 제어될 수 있다.In addition, the flow rate or flow rate of the working fluid passing through the first heat exchange unit 110 may be controlled, and the flow rate or temperature of the heat fluid passing through the first heat exchange unit 110 may be controlled.

본 발명의 열교환 장치는 제1열교환부(110) 또는 제2열교환부(120)로 제어 신호를 전달하여 각각의 구성에 대해 제어를 수행하는 제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제1열교환부(110)에는 제1열교환부(110)를 통과하는 작동유체의 유량, 유속 또는 온도를 측정하는 센서인 제1유체센서(410)가 형성되고, 제2열교환부(120)에는 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 유량, 유속 또는 온도를 측정하는 센서인 제2유체센서(420)가 형성될 수 있다.The heat exchange device of the present invention may further include a control unit 130 that transmits a control signal to the first heat exchange unit 110 or the second heat exchange unit 120 to perform control for each configuration. In addition, a first fluid sensor 410, which is a sensor measuring the flow rate, flow rate, or temperature of the working fluid passing through the first heat exchange unit 110, is formed in the first heat exchange unit 110, and the second heat exchange unit 120 ), a second fluid sensor 420, which is a sensor that measures the flow rate, flow rate, or temperature of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 may be formed.

제어부(130)는, 제1유체센서(410)로부터 작동유체의 유량, 유속 또는 온도에 대한 정보를 전달 받고, 제1열교환부(110)로부터 배출되는 작동유체의 온도가 유사 임계점이 되도록 제1열교환부(110)를 통과하는 작동유체의 유량 또는 유속을 제어하거나, 또는, 제1열교환부(110)를 통과하는 열유체의 유량 또는 온도를 제어할 수 있다.The control unit 130 receives information on the flow rate, flow rate, or temperature of the working fluid from the first fluid sensor 410, and makes the temperature of the working fluid discharged from the first heat exchange unit 110 a similar critical point. The flow rate or flow rate of the working fluid passing through the heat exchange unit 110 may be controlled, or the flow rate or temperature of the thermal fluid passing through the first heat exchange unit 110 may be controlled.

구체적으로, 제1열교환부(110)로부터 배출되는 작동유체의 온도가 유사 임계점 미만인 경우, 제어부(130)는 제1열교환부(110)로 제어 신호를 전달하고, 이에 따라, 제1열교환부(110)를 통과하는 작동유체의 유량 또는 유속을 감소시키거나, 또는, 제1열교환부(110)를 통과하는 열유체의 유량 또는 온도를 증가시켜 제1열교환부(110)를 통과하는 작동유체의 온도를 증가시킴으로써, 제1열교환부(110)로부터 배출되는 작동유체의 온도가 유사 임계점이 되도록 제어할 수 있다.Specifically, when the temperature of the working fluid discharged from the first heat exchange unit 110 is less than the similar threshold, the control unit 130 transmits a control signal to the first heat exchange unit 110, and accordingly, the first heat exchange unit ( Reduce the flow rate or flow rate of the working fluid passing through 110), or increase the flow rate or temperature of the heat fluid passing through the first heat exchange unit 110 to increase the flow rate or temperature of the working fluid passing through the first heat exchange unit 110. By increasing the temperature, it is possible to control the temperature of the working fluid discharged from the first heat exchange unit 110 to a similar critical point.

그리고, 제1열교환부(110)로부터 배출되는 작동유체의 온도가 유사 임계점 초과인 경우, 제어부(130)는 제1열교환부(110)로 제어 신호를 전달하고, 이에 따라, 제1열교환부(110)를 통과하는 작동유체의 유량 또는 유속을 증가시키거나, 또는, 제1열교환부(110)를 통과하는 열유체의 유량 또는 온도를 감소시켜 제1열교환부(110)를 통과하는 작동유체의 온도를 감소시킴으로써, 제1열교환부(110)로부터 배출되는 작동유체의 온도가 유사 임계점이 되도록 제어할 수 있다.And, when the temperature of the working fluid discharged from the first heat exchange unit 110 exceeds the similar threshold, the control unit 130 transmits a control signal to the first heat exchange unit 110, and accordingly, the first heat exchange unit ( The flow rate or flow rate of the working fluid passing through 110) is increased, or the flow rate or temperature of the heat fluid passing through the first heat exchange unit 110 is decreased to reduce the flow rate or temperature of the working fluid passing through the first heat exchange unit 110. By reducing the temperature, the temperature of the working fluid discharged from the first heat exchange unit 110 can be controlled to have a similar critical point.

제2열교환부(120)는 작동유체가 통과하는 작동유로를 복수 개 구비할 수 있다. 그리고, 제2열교환부(120)는 열유체가 통과하는 열유로를 복수 개 구비할 수 있다. 여기서, 제어부(130)는, 작동유체가 통과하는 작동유로의 수를 제어함으로써 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 유량을 제어하고, 열유체가 통과하는 열유로의 수를 제어함으로써 제2열교환부(120)를 통과하는 열유체의 유량을 제어할 수 있다.The second heat exchange unit 120 may include a plurality of operating passages through which the working fluid passes. In addition, the second heat exchange unit 120 may include a plurality of heat passages through which the heat fluid passes. Here, the control unit 130 controls the flow rate of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 by controlling the number of working flow paths through which the working fluid passes, and controlling the number of heat flow paths through which the heat fluid passes. The flow rate of the heat fluid passing through the second heat exchange unit 120 may be controlled.

제어부(130)는, 제2유체센서(420)로부터 작동유체의 유량, 유속 또는 온도에 대한 정보를 전달 받고, 작동유체의 레이놀즈수가 미리 설정된 값을 유지하도록, 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 유량 또는 유속을 제어하거나, 또는, 제2열교환부(120)를 통과하는 열유체의 유량 또는 온도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 작동유체의 열전달 계수가 미리 설정된 값을 유지함으로써, 제2열교환부(120)의 열교환 효율이 증대될 수 있다.The control unit 130 passes through the second heat exchange unit 120 so as to receive information about the flow rate, flow rate, or temperature of the working fluid from the second fluid sensor 420 and maintain the Reynolds number of the working fluid in a preset value. It is possible to control the flow rate or flow rate of the working fluid, or control the flow rate or temperature of the thermal fluid passing through the second heat exchange unit 120. Accordingly, the heat transfer efficiency of the second heat exchange unit 120 may be increased by maintaining a preset value of the heat transfer coefficient of the working fluid.

제어부(130)는 [수학식 1]에 의한 레이놀즈수가 미리 설정된 값인 레이놀즈수 기준값으로 형성되도록 하기 위하여, 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 유속(v)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 레이놀즈수가 레이놀즈수 기준값을 초과하는 경우, 제어부(130)는 제2열교환부(120)로 제어신호를 전달하고, 이에 따라, 작동유체의 유속(v)이 감소하여 작동유체의 레이놀즈수가 감소함으로써, 제2열교환부(120)의 열전달 계수가 미리 설정된 값으로 유지될 수 있다. 그리고, 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 레이놀즈수가 레이놀즈수 기준값 미만인 경우, 제어부(130)는 제2열교환부(120)로 제어신호를 전달하고, 이에 따라, 작동유체의 유속(v)이 증가하여 작동유체의 레이놀즈수가 증가함으로써, 제2열교환부(120)의 열전달 계수가 미리 설정된 값으로 유지될 수 있다.The control unit 130 may control the flow velocity v of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 in order to form the Reynolds number as a reference value of the Reynolds number that is a preset value according to [Equation 1]. Specifically, when the Reynolds number of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 exceeds the Reynolds number reference value, the control unit 130 transmits a control signal to the second heat exchange unit 120, and accordingly, the working fluid As the flow velocity (v) of is decreased and the Reynolds number of the working fluid is decreased, the heat transfer coefficient of the second heat exchange unit 120 can be maintained at a preset value. And, when the Reynolds number of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 is less than the Reynolds number reference value, the control unit 130 transmits a control signal to the second heat exchange unit 120, and accordingly, the flow rate of the working fluid ( As v) increases and the Reynolds number of the working fluid increases, the heat transfer coefficient of the second heat exchange unit 120 can be maintained at a preset value.

다만, 상기와 같이 레이놀즈수 변화에 대응하여 작동유체의 유속을 감소시키는 경우, 터빈(210)으로 공급되는 작동유체의 유량이 감소할 수 있으므로, 제어부(130)는 제2열교환부(120)로 제어신호를 전달하여 작동유체의 유량을 증가시킬 수 있다. 또한, 작동유체의 유속이 감소된 경우, 제2열교환부(120) 내 열전달 시간의 증가로 제2열교환부(120)로부터 배출되는 작동유체의 온도가 증가할 수 있으므로, 제어부(130)는 제2열교환부(120)로 제어신호를 전달하여 열유체의 유량 또는 온도가 감소되어 제2열교환부(120)로부터 배출되는 작동유체의 온도를 유지시킬 수 있다.However, when the flow rate of the working fluid is decreased in response to the change in the Reynolds number as described above, the flow rate of the working fluid supplied to the turbine 210 may decrease, so the controller 130 moves to the second heat exchange unit 120. It is possible to increase the flow rate of the working fluid by transmitting a control signal. In addition, when the flow rate of the working fluid is decreased, the temperature of the working fluid discharged from the second heat exchange unit 120 may increase due to an increase in the heat transfer time in the second heat exchange unit 120, so that the control unit 130 2 By transmitting a control signal to the heat exchange unit 120, the flow rate or temperature of the heat fluid is reduced, so that the temperature of the working fluid discharged from the second heat exchange unit 120 can be maintained.

그리고, 레이놀즈수 변화에 대응하여 작동유체의 유속을 증가시키는 경우, 터빈(210)으로 공급되는 작동유체의 유량이 증가할 수 있으므로, 제어부(130)는 제2열교환부(120)로 제어신호를 전달하여 작동유체의 유량을 감소시킬 수 있다. 또한, 작동유체의 유속이 증가된 경우, 제2열교환부(120) 내 열전달 시간의 감소로 제2열교환부(120)로부터 배출되는 작동유체의 온도가 감소할 수 있으므로, 제어부(130)는 제2열교환부(120)로 제어신호를 전달하여 열유체의 유량 또는 온도가 증가되어 제2열교환부(120)로부터 배출되는 작동유체의 온도를 유지시킬 수 있다.And, when the flow rate of the working fluid is increased in response to a change in the Reynolds number, the flow rate of the working fluid supplied to the turbine 210 may increase, so the control unit 130 transmits a control signal to the second heat exchange unit 120. It can reduce the flow rate of the working fluid by delivering. In addition, when the flow rate of the working fluid is increased, the temperature of the working fluid discharged from the second heat exchange unit 120 may decrease due to a decrease in heat transfer time in the second heat exchange unit 120, so that the control unit 130 2 By transmitting a control signal to the heat exchange unit 120, the flow rate or temperature of the heat fluid is increased, so that the temperature of the working fluid discharged from the second heat exchange unit 120 can be maintained.

상기와 같은 제1열교환부(110) 또는 제2열교환부(120)에 대한 작동유체의 유량과 유속에 대한 제어는 제1열교환부(110)와 제2열교환부(120) 각각에 구비된 밸브, 펌프(230) 등의 구성에 의해 구현될 수 있으며, 이에 대한 사항은 종래기술이므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.Control of the flow rate and flow rate of the working fluid to the first heat exchange unit 110 or the second heat exchange unit 120 as described above is a valve provided in each of the first heat exchange unit 110 and the second heat exchange unit 120 , It may be implemented by a configuration such as the pump 230, and a detailed description thereof will be omitted since it is a prior art.

상기와 같이, 제1열교환부(110)로부터 배출되는 작동유체의 온도는 유사 임계점이고, 제2열교환부(120)를 통과하는 작동유체의 온도는 유사 임계점 초과가 되어, 제1열교환부(110)에서의 열전달 계수와 제2열교환부(120)에서의 열전달 계수가 용이하게 제어됨으로써, 본 발명의 열교환 장치를 통과하는 작동유체에 대한 열교환 효율이 증대될 수 있다.As described above, the temperature of the working fluid discharged from the first heat exchange unit 110 is a similar critical point, and the temperature of the working fluid passing through the second heat exchange unit 120 exceeds the similar critical point, so that the first heat exchange unit 110 ) And the heat transfer coefficient in the second heat exchange unit 120 are easily controlled, so that heat exchange efficiency for the working fluid passing through the heat exchange device of the present invention can be increased.

이하, 본 발명의 열교환 장치를 이용한 초임계 유체 열교환 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a supercritical fluid heat exchange method using the heat exchange device of the present invention will be described.

제1단계에서, 리큐퍼레이터(220)로부터 배출된 상기 작동유체가 상기 제1열교환부(110)로 유입될 수 있다. 그 후, 제2단계에서, 제1열교환부(110)에서 상기 열유체와 상기 작동유체 간 열교환이 수행될 수 있다. 다음으로, 제3단계에서, 제1열교환부(110)로부터 배출된 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어될 수 있다.In the first step, the working fluid discharged from the recuperator 220 may be introduced into the first heat exchange unit 110. Thereafter, in the second step, heat exchange between the heat fluid and the working fluid may be performed in the first heat exchange unit 110. Next, in the third step, the flow rate or flow rate of the working fluid discharged from the first heat exchange unit 110 may be controlled.

그리고, 제4단계에서, 작동유체가 상기 제2열교환부(120)로 유입되고, 상기 제2열교환부(120)에서 상기 열유체와 상기 작동유체 간 열교환이 수행될 수 있다. 다음으로, 제5단계에서, 제2열교환부(120)로부터 배출된 상기 작동유체가 상기 터빈(210)으로 공급될 수 있다.In the fourth step, a working fluid may be introduced into the second heat exchange unit 120 and heat exchange between the heat fluid and the working fluid may be performed in the second heat exchange unit 120. Next, in the fifth step, the working fluid discharged from the second heat exchange unit 120 may be supplied to the turbine 210.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110 : 제1열교환부 120 : 제2열교환부
130 : 제어부 210 : 터빈
220 : 리큐퍼레이터 230 : 펌프
240 : 컨덴서 310 : 제1유로
320 : 제2유로 330 : 제3유로
340 : 제4유로 350 : 제5유로
360 : 제6유로 370 : 제7유로
380 : 제8유로 410 : 제1유체센서
420 : 제2유체센서 110: first heat exchange unit 120: second heat exchange unit
130: control unit 210: turbine
220: recuperator 230: pump
240: condenser 310: first euro
320: 2nd euro 330: 3rd euro
340: 4th euro 350: 5th euro
360: 6th euro 370: 7th euro
380: 8th channel 410: first fluid sensor
420: second fluid sensor

Claims (8)

터빈, 리큐퍼레이터, 컨덴서 및, 펌프,를 포함하는 초임계 랭킨 사이클 시스템에 포함되어 이용되는 초임계 유체 열교환 장치에 있어서,
상기 터빈, 상기 리큐퍼레이터, 상기 컨덴서 또는 상기 펌프를 통과하여 유동하는 유체인 작동유체와 상기 작동유체에 열에너지를 공급하는 유체인 열유체가 통과하여 양 유체 간 열교환이 수행되는 제1열교환부; 및
상기 제1열교환부와 상기 터빈 사이에 형성되고, 상기 제1열교환부를 통과한 상기 작동유체와 상기 열유체가 통과하여 양 유체 간 열교환이 수행되는 제2열교환부;를 포함하고,
상기 작동유체의 레이놀즈수 변화에 의해 상기 제1열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경은 상기 제1열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경이 상이한 것을 특징으로 하는 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치.
In the supercritical fluid heat exchange device used by being included in a supercritical Rankine cycle system including a turbine, a recuperator, a condenser, and a pump,
A first heat exchange unit through which a working fluid, which is a fluid flowing through the turbine, the recuperator, the condenser, or the pump, and a thermal fluid that is a fluid supplying thermal energy to the working fluid, passes through and heat exchange between the two fluids; And
A second heat exchange unit formed between the first heat exchange unit and the turbine, and performing heat exchange between the two fluids by passing the working fluid and the heat fluid passing through the first heat exchange unit, and including,
Considering the similar critical point, characterized in that the diameter of the flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange part is different from the diameter of the flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange part due to the change of the Reynolds number of the working fluid. Supercritical fluid heat exchanger.
 청구항 1에 있어서,
상기 제1열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 온도는 유사 임계 온도 이하이며, 상기 제2열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 온도는 유사 임계 온도 초과인 것을 특징으로 하는 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치.
The method according to claim 1,
A supercritical fluid heat exchange device considering a similar critical point, characterized in that the temperature of the working fluid passing through the first heat exchange unit is less than or equal to the pseudo-critical temperature, and the temperature of the working fluid passing through the second heat exchange unit is greater than the similar critical temperature. .
 청구항 2에 있어서,
상기 제2열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경이 상기 제1열교환부 내 상기 작동유체가 유동하는 유로의 직경 보다 작은 것을 특징으로 하는 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치.
The method according to claim 2,
A supercritical fluid heat exchange device in consideration of a similar critical point, characterized in that a diameter of a flow path through which the working fluid flows in the second heat exchange part is smaller than a diameter of a flow path through which the working fluid flows in the first heat exchange part.
 청구항 1에 있어서,
상기 작동유체의 레이놀즈수 변화에 따른 상기 작동유체의 열전달 계수 변화를 반영하여, 상기 제2열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어되는 것을 특징으로 하는 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치.
The method according to claim 1,
Supercritical fluid heat exchange device considering a similar critical point, characterized in that the flow rate or flow rate of the working fluid passing through the second heat exchange unit is controlled by reflecting the change in the heat transfer coefficient of the working fluid according to the change in the Reynolds number of the working fluid .
 청구항 4에 있어서,
상기 작동유체의 레이놀즈수 변화에 따른 상기 작동유체의 열전달 계수 변화를 반영하여, 상기 제2열교환부를 통과하는 상기 열유체의 유량 또는 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치.
The method of claim 4,
Supercritical fluid heat exchange device considering a similar critical point, characterized in that the flow rate or temperature of the heat fluid passing through the second heat exchange unit is controlled by reflecting the change in the heat transfer coefficient of the working fluid according to the change in the Reynolds number of the working fluid .
 청구항 1에 있어서,
상기 제1열교환부를 통과하는 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어되는 것을 특징으로 하는 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치.
The method according to claim 1,
A supercritical fluid heat exchange device in consideration of a similar critical point, characterized in that the flow rate or flow rate of the working fluid passing through the first heat exchange unit is controlled.
 청구항 4에 있어서,
상기 제1열교환부를 통과하는 상기 열유체의 유량 또는 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치.
The method of claim 4,
A supercritical fluid heat exchange device in consideration of a similar critical point, characterized in that the flow rate or temperature of the heat fluid passing through the first heat exchange unit is controlled.
 청구항 1의 유사 임계점을 고려한 초임계 유체 열교환 장치를 이용한 초임계 유체 열교환 방법에 있어서,
상기 리큐퍼레이터로부터 배출된 상기 작동유체가 상기 제1열교환부로 유입되는 제1단계;
상기 제1열교환부에서 상기 열유체와 상기 작동유체 간 열교환이 수행되는 제2단계;
상기 제1열교환부로부터 배출된 상기 작동유체의 유량 또는 유속이 제어되는 제3단계;
상기 작동유체가 상기 제2열교환부로 유입되고, 상기 제2열교환부에서 상기 열유체와 상기 작동유체 간 열교환이 수행되는 제4단계; 및
상기 제2열교환부로부터 배출된 상기 작동유체가 상기 터빈으로 공급되는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체 열교환 방법.In the supercritical fluid heat exchange method using the supercritical fluid heat exchange device in consideration of the similar critical point of claim 1,
A first step in which the working fluid discharged from the recuperator flows into the first heat exchange unit;
A second step of performing heat exchange between the heat fluid and the working fluid in the first heat exchange unit;
A third step of controlling the flow rate or flow rate of the working fluid discharged from the first heat exchange unit;
A fourth step in which the working fluid is introduced into the second heat exchange unit, and heat exchange between the heat fluid and the working fluid is performed in the second heat exchange unit; And
And a fifth step of supplying the working fluid discharged from the second heat exchange unit to the turbine.
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