KR20220123253A - 열 파이프 반응기용 블록 스타일 열 교환기 - Google Patents
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Abstract
반응기 코어로부터 연장되는 복수의 열 파이프를 가지는 열 파이프 반응기용 블록 스타일 열 교환기. 열 교환기는 복수의 1차 채널을 포함하고, 각각의 1차 채널은 열 파이프 중 하나를 통해서 코어로부터 전달되는 열을 수용한다. 1차 채널은 하나 이상의 재료의 블록 내에서 연장된다. 열 교환기는 또한 2차 열 전달 매체의 유동을 열 교환기를 통해서 유입구로부터 배출구에 전달하기 위해서 블록 내에 형성된 복수의 2차 채널을 포함한다. 블록은: 함께 본딩된 복수의 판으로서, 각각의 판은 복수의 1차 채널 및/또는 복수의 2차 채널의 하나 이상의 적어도 일부를 형성하는, 복수의 판, 및/또는 적층 제조 프로세스로 형성된 재료의 하나의 단편 중 하나 또는 둘 모두로 형성된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은, 기재 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 2019년 12월 30일자로 출원되고 명칭이 "BLOCK STYLE HEAT EXCHANGER FOR HEAT PIPE REACTOR"인 16/722,845의 이익을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 열 교환기 그리고 보다 특히, 많은 수의 열 파이프를 통해서 열을 1차 열원으로부터 2차 매체에 전달하는데 특히 적합한 블록 스타일 열 교환기에 관한 것이다.
초임계 이산화탄소(sCO2)는, 임계 온도 및 임계 압력 이상에서 유지되는 유체 상태의 이산화탄소이다. 이산화탄소는 일반적으로 표준 온도 및 압력에서 공기 중에서 가스로서, 또는 동결될 때 드라이 아이스로 지칭되는 고체로서 거동한다. 온도 및 압력 모두가 표준 온도 및 압력으로부터 이산화탄소의 임계점 이상으로 증가되는 경우에, 이는 가스와 액체 사이의 중간 특성을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 이산화탄소는 그 임계 온도(304.25 K, 31.10 ℃, 87.98 ℉) 및 임계 압력(72.9 atm, 7.39 MPa, 1,071 psi) 초과에서 초임계 유체로서 거동하여, 가스와 유사하게 그러나 액체의 밀도와 유사한 밀도를 가지고 팽창하여 그 컨테이너를 충진한다.
sCO2는 화학적으로 안정적이고, 신뢰 가능한, 저-비용, 비독성, 불연성이고 용이하게 입수할 수 있으며, 그에 따라 작업 유체를 위한 바람직한 후보가 된다. 또한, 그 우수한 열적 안정성 및 불연성으로 인해서, 고온 공급원으로부터의 직접적인 열 교환이 가능하여, 더 높은 작업 유체 온도 및 그에 따른 더 큰 사이클 효율을 가능하게 한다. 2-상 유동과 달리, sCO2의 1-상 특성은, 물로부터 증기로의 변환에서 요구되는 상 변화를 위한 열 입력의 필요성을 제거하고, 그에 의해서 또한 연관된 열적 피로 및 부식을 제거한다. 실질적으로 더 높은 효율과 더 적은 자본 비용의 보장에도 불구하고, sCO2의 사용은 재료 선택 및 설계 문제를 제기한다. 발전 구성요소의 재료는 고온, 산화 및 크리프(creep)에 의해서 유발되는 손상에 대해서 내성을 나타내야 한다. 이러한 특성 및 성능 목표를 만족시키는 후보 재료는, 터보기계 구성요소용 니켈-계 초합금 및 배관용 오스테나이트계 스테인리스 강과 같은, 발전 분야에서의 기존 합금을 포함한다. sCO2 Brayton 루프 내의 구성요소는 부식 및 침식, 구체적으로 터보기계 및 회생 열 교환기 구성요소에서의 침식 그리고 배관 내의 입계 부식 및 공식(pitting)의 문제를 갖는다.
이러한 시점 이전에는, sCO2 2차 사이클을 열 파이프 반응기에 통합하기 위한, 실행 가능한 1차 열 교환기 설계 및 제조 루트가 고려되지 않았다. 대부분의 설계는, 열 파이프의 경로를 따라, 열 교환기의 양 단부에서 쉘 및 관 스타일 헤더(shell and tube style header)를 갖는 블록 스타일 열 교환기를 취하였다. 이러한 유형의 설계는, 열 파이프들 사이의 공간이 제한됨에도 불구하고, 열 파이프가 개방 헤더 내의 고압 sCO2로부터 보호될 것을 요구한다. 보호 열 파이프 슬리브를 헤더 챔버 및 열 교환기 블록 섹션에 통합하는 것은, 챔버 및 슬리브를 열 교환기 섹션에 연결 또는 용접하기 위해서 그리고 열 교환기 블록 내로의 sCO2 채널을 위한 지역을 남기기 위해서 이용 가능한 공간의 제한으로 인해서, 불가능하지는 않더라도, 어려워 지고 있다. 열 파이프 주위의 더 두꺼운 보호 재료는 또한 열 교환기의 열 전달 능력을 실질적으로 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 목적은, 실질적으로 열 파이프 반응기의 열 출력이 sCO2 2차 측에 효과적으로 전달될 수 있게 하고 최소의 유지 보수로 동작될 수 있게 하는, 통합형 블록 스타일 열 교환기 설계를 제공하는 것이다.
이러한 그리고 다른 목적은, 반응기 코어로부터 연장되는 복수의 열 파이프를 가지는 열 파이프 반응기와 함께 사용하기 위한 통합형 블록 스타일 열 교환기에 의해서 본 발명의 일 양태에서 달성된다. 열 교환기는: 복수의 열 파이프 중 상응하는 하나를 통해서 코어로부터 전달되는 열을 수용하도록 각각 구조화된 복수의 1차 채널로서, 복수의 1차 채널은 하나 이상의 재료의 블록 내에 형성되고, 각각의 1차 채널은 열 교환기의 제1 단부로부터 열 교환기의 제2 단부까지 열 교환기의 길이방향 축을 따라서 제1 방향으로 연장되는, 복수의 1차 채널; 및 블록 내에 형성된 복수의 2차 채널로서, 각각의 2차 채널은 2차 열 전달 매체의 유동을 열 교환기를 통해서 열 교환기의 유입구로부터 배출구까지 전달하도록 구조화되며, 각각의 2차 채널은: 유입구로부터 1차 채널 중의 적어도 하나의 인접한 1차 채널까지 연장되는 제1 부분; 1차 채널의 적어도 하나를 따라서 연장되고, 그에 근접하여 열 교환기 내에 위치되고, 그로부터 분리되는 제2 부분; 및 제2 부분으로부터 배출구까지 연장되는 제3 부분을 포함하고, 제1 부분 및 제2 부분의 각각은 제2 부분과 관련하여 0이 아닌 각도로 배치되고, 블록은: 함께 본딩된 복수의 판으로서, 각각의 판이 복수의 1차 채널 및/또는 복수의 2차 채널의 하나 이상의 적어도 일부를 형성하는, 복수의 판, 및/또는 적층 제조 프로세스로 형성된 재료의 하나의 단편 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 복수의 2차 채널을 포함한다.
각각의 2차 채널의 제2 부분은 복수의 분리된 하위 채널들을 포함할 수 있고, 분리된 하위 채널들의 각각은 1차 채널의 적어도 하나의 주위에서 이격되고 2차 채널의 제1 부분과 제3 부분 사이에서 연장된다.
블록은 함께 본딩된 복수의 판을 포함할 수 있다.
복수의 판은, 함께 본딩되기 전에 또는 함께 본딩될 때, 적층체로 배열될 수 있다.
복수의 판은 확산 본딩, 브레이징, 또는 열간 등압 프레싱 중 하나 이상을 통해서 함께 본딩될 수 있다.
복수의 1차 채널 및/또는 복수의 2차 채널의 하나 이상의 일부가 가공, 레이저 컷팅, 화학적 에칭, 방전 가공, 전기-화학적 가공 및/또는 스탬핑 중 하나 이상을 통해서 형성될 수 있다.
블록은 적층 제조 프로세스로부터 형성된 재료의 하나의 단편을 포함할 수 있다.
유입구 및/또는 배출구 중 적어도 하나는, 2차 열 전달 매체의 유동을 복수의 2차 채널의 각각의 2차 채널에 또는 그로부터 전달하도록 구조화된 원주방향 헤더 공동을 포함할 수 있다.
원주방향 헤더 공동은 열 교환기의 원주의 일부만을 따라서 연장될 수 있다.
원주방향 헤더 공동은 열 교환기의 원주의 전체를 따라서 연장될 수 있다.
유입구 및 배출구의 적어도 하나가 일체형 헤더를 포함할 수 있다.
일체형 헤더는 플랜지형 헤더일 수 있다.
복수의 2차 채널이 다수의 판을 통해서 블록을 빠져 나갈 수 있다.
복수의 2차 채널이 단일 판을 통해서 블록을 빠져 나갈 수 있다.
본 발명의 다른 양태로서, 핵 반응기가; 코어; 본원에서 설명된 것과 같은 블록 스타일 열 교환기; 및 복수의 열 파이프로서, 각각의 열 파이프가 코어로부터 열 교환기의 상응 1차 채널까지 연장되는, 복수의 열 파이프를 포함하고, 각각의 열 파이프는 열을 코어로부터 열 교환기의 상응 1차 채널까지 전달하도록 구조화된다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적, 특징 및 특성뿐만 아니라, 관련된 구조물의 요소 및 부품의 조합의 동작 및 기능의 방법 그리고 제조 경제성에 관한 이러한 그리고 다른 특징이, 모두가 본 명세서의 일부를 형성하는, 첨부 도면을 참조한 이하의 설명 및 첨부된 청구항을 고려할 때 보다 명확해질 것이고, 여러 도면에서, 유사한 참조 번호가 상응하는 부품을 나타낸다. 그러나, 도면이 단지 묘사 및 설명의 목적을 위한 것이고 발명의 제한을 규정하기 위한 것이 아님을 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
첨부 도면과 함께 읽을 때, 바람직한 실시예에 관한 이하의 설명으로부터, 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은, 내부 통로 및 관형 개구부가 보일 수 있도록 열 교환기의 주변 부분을 부분적으로 투명하게 도시한, 블록에 부착된 개방형 원주방향 헤더 공동을 가지는 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 열 파이프 반응기 및 블록 스타일 열 교환기의 일부의 부분적인 개략적 사시도이다.
도 2는 일체형 헤더 및 플랜지를 가지는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른 다른 블록 스타일 열 교환기의 도 1의 도면과 유사한 도면이다.
도 3은 도 2의 열 교환기의 헤더 영역의 부분 분해도이다.
도 4는, 배열체(arrangement)가 도 2에 도시된 바와 같은 통합형 헤더 대신 도 1에 도시된 바와 같은 원주방향 헤더와 인터페이스하도록 구조화되는 것을 제외하고, 도 3에 도시된 배열체와 유사한 헤더 영역의 부분 분해도이다.
도 5는 2차 유체가 단일 블록 층을 통해서 열 교환기에 진입 및 진출하는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 또 다른 블록 스타일 열 교환기의, 도 1 및 도 2의 도면과 유사한 도면이다.
도 6은 도 5의 열 교환기의 헤더 영역의 부분 분해도이다.
도 1은, 내부 통로 및 관형 개구부가 보일 수 있도록 열 교환기의 주변 부분을 부분적으로 투명하게 도시한, 블록에 부착된 개방형 원주방향 헤더 공동을 가지는 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 열 파이프 반응기 및 블록 스타일 열 교환기의 일부의 부분적인 개략적 사시도이다.
도 2는 일체형 헤더 및 플랜지를 가지는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른 다른 블록 스타일 열 교환기의 도 1의 도면과 유사한 도면이다.
도 3은 도 2의 열 교환기의 헤더 영역의 부분 분해도이다.
도 4는, 배열체(arrangement)가 도 2에 도시된 바와 같은 통합형 헤더 대신 도 1에 도시된 바와 같은 원주방향 헤더와 인터페이스하도록 구조화되는 것을 제외하고, 도 3에 도시된 배열체와 유사한 헤더 영역의 부분 분해도이다.
도 5는 2차 유체가 단일 블록 층을 통해서 열 교환기에 진입 및 진출하는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 또 다른 블록 스타일 열 교환기의, 도 1 및 도 2의 도면과 유사한 도면이다.
도 6은 도 5의 열 교환기의 헤더 영역의 부분 분해도이다.
본 발명의 실시형태는, sCO2 2차 사이클을 열 파이프 반응기 내로 통합할 수 있게 하는 블록 스타일 열 교환기 배열체를 제공한다. 블록 스타일 열 교환기는 일반적으로, 내부에 규정된/형성된 sCO2를 위한 더 작은 채널과 함께 반응기로부터 오는 열 파이프를 위한 채널을 포함하는 (본원에서 "블록"으로 일반적으로 지칭되는) 재료의 (임의의 적합한 형상의) 블록으로 형성된다. 더 작은 채널은 유입구와 배출구 사이에서 연장되고, 열 파이프 주위에 배치되고 열 파이프를 따라서 연장된다. 블록의 중심 열 교환기 부분은 열 파이프 채널 및 sCO2 채널 모두를 위한 관통 홀을 포함하는 얇은 시트 금속 심(shim) 또는 판으로 구성된다. 심 또는 판은 예를 들어 비제한적으로 가공, 레이저 컷팅, 화학적 에칭, EDM(Electrical Discharge Machining), ECM(Electro-Chemical Machining), 스탬핑 또는 다른 금속 제조 방법에 의해서 생산될 수 있다. 블록의 단부 섹션은 또한, sCO2 채널들을 블록의 주변부 상에서 헤더 내에 수집하기 위해, 열 파이프에 수직인 sCO2 유동 경로를 생성하기 위해서, 예를 들어 레이저 컷팅, 가공, EDM, ECM 또는 화학적 에칭에 의해서 생성된, 홀 및 채널들을 포함하는, 유사한 심으로 제조될 수 있다. 열 교환기의 전체 판 부분은, 예를 들어 확산 본딩, 브레이징 또는 열간 등압 프레싱을 이용하여 단일 블록으로 본딩된다. 열 교환기 헤더는, 개별적인 심 내에 컷팅된/형성된 블록 내의 내부 챔버, 슬롯 또는 채널, 또는 주 열 교환기 블록의 외측에 부착되는 챔버일 수 있다.
대안적으로, 본원에서 설명된 블록 스타일 열 교환기는, 대규모 분말 베드 융합, 지향형 에너지 침착, 결합제 젯팅, 초음파, 마찰 교반, 및/또는 하이브리드 적층 제조를 포함하는 다양한 적층 제조 기술을 이용하여 전체적으로 또는 섹션들로 생산될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 문구는 그러한 문구에 의해서 분리되는 물품들 중 하나 또는 둘 모두를 의미할 것이다(즉, A 및/또는 B를 포함하는 것은 A 만을, B 만을, 또는 A 및 B 모두를 포함할 수 있다).
도 1은 반응기 코어(4) 및 복수의 열 파이프(6)를 가지는 열 파이프 핵 반응기(2)의 일부의 부분적인 개략적 사시도를 도시하고, 각각의 열 파이프(6)는 코어(4)로부터 본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에 따른 블록 스타일 열 교환기(10)까지 연장된다. 열 교환기(10)는 일반적으로 (도 1의 원통형 형상의 블록과 같은) 재료들로 이루어진 재료의 블록으로 형성되고, 열 교환기(10)의 길이방향 축(A)을 따라 제1 방향으로 일반적으로 연장되는, 내부에 형성된 복수의 1차 채널(12)을 포함한다. 1차 채널(12)의 각각은 일반적으로, 1차 열 전달 매체의 유동을 열 교환기(10)를 통해서 전달하도록 구조화된 관형 부재로서 형성된다. 도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 각각의 열 파이프(6)는 코어(4)로부터 상응 1차 채널(12)까지 연장된다. 각각의 열 파이프(6)는 열을 코어(6)로부터 열 교환기(10)의 상응 1차 채널(12)에 전달하도록 구조화된다. 열 교환기(10)는 또한 재료의 블록 내에 형성된 복수의 더 작은 2차 채널(14)을 포함하고, 각각의 2차 채널(14)은 2차 열 전달 매체(예를 들어, sCO2)를 원주방향 유입구 헤더(16)와 원주방향 배출구 헤더(18) 사이에서 전달하도록 구조화된다. 도 1에 도시된 예에서, 각각의 2차 채널(14)은 유입구 헤더(16)로부터 제1 부분(20)을 따라서 인접한 상응 1차 채널(12)까지 연장되고, 이어서 2차 채널(14)은 제1 부분(20)으로부터, 열 교환기(10)의 열 교환 부분에 걸쳐 1차 채널(12)을 따라서 배치된 제2 부분(22)으로 전이된다. 각각의 2차 채널(14)의 제2 부분(22)은 열 교환과 관련하여 상응 1차 채널(12)에 근접하나 그로부터 이격된다. 본원에서 설명된 예로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각각의 2차 채널(14)의 제2 부분(22)은 1차 채널(12)을 따라서 연장되는 단일 채널로 구성될 수 있거나, 1차 채널(12) 주위에 배치된 복수의(즉, 2개 이상의) 하위-채널일 수 있다. 열 교환기(10)의 열 교환 부분의 하부 단부에서, 각각의 2차 채널(14)은 제2 부분(22)으로부터 제3 부분(24)으로 전이되고, 제3 부분(24)은 가까운 1차 채널(12)로부터 배출구 헤더(18)까지 연장된다. 도 1에 도시된 예에서, 2차 채널(14)의 제2 부분(22)은 길이방향 축(A)을 따라서 대체로 수직으로 배치되는 한편, 2차 채널(14)의 제1 및 제3 부분(20 및 24)은 축(A)에 대체로 수직으로(즉, 대체로 90°로) 배치되나, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도, 2차 채널(14)의 제1 및 제3 부분(20 및 24)이 제2 부분(22)에 대해서 임의의 0이 아닌 각도로 배향될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 1을 계속 참조하면, 원주방향 유입구 및 배출구 헤더(16 및 18)는, 도 1의 배출구 헤더(18)에 의해서 도시된 바와 같이, 열 교환기(10) 주위 전체에서 연장될 수 있거나, 도 1의 유입구 헤더(16)에 의해서 도시된 바와 같이, 열 교환기(10) 주위에서 부분적으로만 연장될 수 있다. 원주방향 헤더(16 및 18)는 별도의 구성요소들로서 형성되고 임의의 적합한 수단을 통해서(예를 들어, 비제한적으로, 기계적으로 또는 용접에 의해서) 열 교환기(10)에 부착될 수 있거나, 임의의 적합한 수단을 통해서 열 교환기(10)와 일체로 형성될 수 있다.
도 2는, 도 1에 도시된 원주방향 유입구 및 배출구 헤더(16 및 18) 대신, 일체형 유입구 및 배출구 헤더(16 및 18)를 포함하는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 다른 열 교환기(10)를 도시한다. 모든 다른 측면에서, 도 2에 도시된 열 교환기(10)는 도 1에 도시된 열 교환기(10)와 동일하다.
도 3은 도 2의 열 교환기(10)의 배출구 헤더(18)의 일부의 부분 분해도를 도시하고, 인접 1차 채널(12)로부터 배출구 헤더(18)까지 연장되는 2차 채널(14)의 제3 부분(24)을 보여주고, 2차 채널(14)의 제2 부분(22)은, 본원에서 심 또는 판으로도 지칭되는 블록 세그먼트(26)의 다수의 층을 횡단한다. 도 3의 상부 세그먼트(28) 및 하부 세그먼트(30)가 열 교환기 부분의 두꺼운 부분으로서 도시되어 있지만, 세그먼트(28 및 30)의 각각은 함께 본딩된 판들(26)의 다수의 층으로 제조될 수 있고, 바람직하게 제조된다. 2차 채널(14)의 각각은 임의의 적합한 가공 프로세스에 의해서, 또는 화학적 또는 레이저 에칭에 의해서 형성될 수 있다. 그러한 도면으로부터, 그러한 예에서, 각각의 2차 채널(14)의 제2 부분(22)이, 각각의 1차 채널(12) 주위에 원주방향으로 이격된 복수의 작은 도관 또는 하위-채널로 구성되는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 4는, 도 4의 배열체가, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 통합형 헤더(16 및 18) 대신, 도 1에 도시된 것과 같은 원주방향 헤더(16 및 18)와 인터페이스할 수 있다는 것을 제외하고, 도 3과 유사한 배열체를 도시한다.
도 5 및 도 6은, 2차 채널(14)의 제3 부분(24)이, 도 3의 배열체에 도시된 바와 같이 계층화된 층들을 통하는 대신, 판(26)의 하나의 층에만 형성되고 그 내부에서 연장된다는 것을 제외하고, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 유사한 배열체를 도시한다. 그러한 예에서, 2차 채널(14)의 제3 부분(24)을 수용하는 층(26)은, 충분한 부피의 2차 열 전달 매체를 수용하기 위해서, 판(26)의 다른 층보다 훨씬 더 두껍다는 것에 주목하여야 한다.
본원에서 설명된 열 교환기 배열체가 열 파이프 반응기를 sCO2 2차 사이클에 인터페이스시키는데 특히 적합하지만, 그러한 배열체가, 1차 유체가 1차 채널(12)을 횡단할 수 있고 2차 유체가 2차 채널(14)을 횡단할 수 있는 다른 적용예에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다양한 심(즉, 판 또는 블록 세그먼트)의 제조 및 본딩 옵션은, 열 교환기 크기, 길이, 1차 채널 크기, 2차 채널 크기, 형상, 및 경로, 그리고 헤더 크기, 형상 및 위치를 포함하는, 다수의 설계 특징 옵션을 가능하게 한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 열 교환기는, 분말 베드 융합, 결합제 젯팅, 지향형 에너지 침착, 또는 하이브리드 적층 제조를 포함하는, 다양한 적층 제조 기술로 유사한 층상형 접근 방식으로 생산될 수 있다. 층상형 접근 방식은, 예를 들어 레이저 컷팅, CNC(Computer Numerical Control) 가공, 형성 프로세스 및 판 적층 및 핸들링 자동화 프로세스와 같은, 제조 중의 자동화를 가능하게 하고, 이는 핵 반응기의 자동화된 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 특정 실시예를 본원에서 구체적으로 설명하였지만, 당업자는, 개시 내용의 전체 교시 내용의 검토로부터, 그러한 구체적인 내용에 대한 다양한 변경 및 대안이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 특별한 실시형태가 단지 예시적인 것임을 의미하고, 첨부된 청구항 그리고 그 임의의 균등물 및 모든 균등물의 전체 범위로 주어지는 본 발명의 범위와 관련하여 비제한적인 것임을 의미한다.
Claims (15)
- 반응기 코어(4)로부터 연장되는 복수의 열 파이프(6)를 가지는 열 파이프 반응기(2)와 함께 사용하기 위한 통합형 블록 스타일 열 교환기(10)이며:
복수의 열 파이프(6) 중 상응하는 하나를 통해서 코어(4)로부터 전달되는 열을 수용하도록 각각 구조화된 복수의 1차 채널(12)로서, 복수의 1차 채널(12)은 하나 이상의 재료의 블록 내에 형성되고, 각각의 1차 채널은 열 교환기의 제1 단부로부터 열 교환기의 제2 단부까지 열 교환기(10)의 길이방향 축(A)을 따라서 제1 방향으로 연장되는, 복수의 1차 채널(12); 및
블록 내에 형성된 복수의 2차 채널(14)로서, 각각의 2차 채널(14)은 2차 열 전달 매체의 유동을 열 교환기를 통해서 열 교환기(10)의 유입구(16)로부터 배출구(18)까지 전달하도록 구조화되며, 각각의 2차 채널(14)은:
유입구(16)로부터 1차 채널(12) 중 적어도 하나의 인접한 1차 채널까지 연장되는 제1 부분(20);
1차 채널(12)의 적어도 하나를 따라서 연장되고, 그에 근접하여 열 교환기(10) 내에 위치되고, 그로부터 분리되는 제2 부분(22); 및
제2 부분(22)으로부터 배출구(18)까지 연장되는 제3 부분(24)을 포함하고,
제1 부분(20) 및 제3 부분(24)의 각각은 제2 부분(22)과 관련하여 0이 아닌 각도로 배치되는, 복수의 2차 채널(14)을 포함하고,
블록은:
함께 본딩된 복수의 판(26)으로서, 각각의 판이 복수의 1차 채널(12) 및/또는 복수의 2차 채널(14)의 하나 이상의 적어도 일부를 형성하는, 복수의 판(26), 및/또는
적층 제조 프로세스로 형성된 재료의 하나의 단편 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제1항에 있어서,
각각의 2차 채널(14)의 제2 부분(22)은 복수의 분리된 하위 채널들을 포함하고, 분리된 하위 채널들의 각각은 1차 채널(12)의 적어도 하나의 주위에서 이격되고 2차 채널(14)의 제1 부분(20)과 제3 부분(24) 사이에서 연장되는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제1항에 있어서,
블록은 함께 본딩된 복수의 판(26)을 포함하는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제3항에 있어서,
복수의 판은, 함께 본딩되기 전에 또는 함께 본딩될 때, 적층체로 배열되는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제3항에 있어서,
복수의 판(26)은 확산 본딩, 브레이징, 또는 열간 등압 프레싱 중 하나 이상을 통해서 함께 본딩되는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제3항에 있어서,
복수의 1차 채널(12) 및/또는 복수의 2차 채널(14)의 하나 이상의 일부는 가공, 레이저 컷팅, 화학적 에칭, 방전 가공, 전기-화학적 가공 및/또는 스탬핑 중 하나 이상을 통해서 형성되는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제1항에 있어서,
블록은 적층 제조 프로세스로부터 형성된 재료의 하나의 단편을 포함하는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제1항에 있어서,
유입구(16) 및/또는 배출구(18) 중 적어도 하나가, 2차 열 전달 매체의 유동을 복수의 2차 채널(14)의 각각의 2차 채널에 또는 그로부터 전달하도록 구조화된 원주방향 헤더 공동을 포함하는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제8항에 있어서,
원주방향 헤더 공동은 열 교환기(10)의 원주의 일부만을 따라서 연장되는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제8항에 있어서,
원주방향 헤더 공동은 열 교환기(10)의 원주의 전체를 따라서 연장되는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제1항에 있어서,
유입구(16) 및 배출구(18)의 적어도 하나가 일체형 헤더를 포함하는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제11항에 있어서,
일체형 헤더는 플랜지형 헤더인, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제3항에 있어서,
복수의 2차 채널(14)은 다수의 판(26)을 통해서 블록을 빠져 나가는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 제3항에 있어서,
복수의 2차 채널(14)은 단일 판(26)을 통해서 블록을 빠져 나가는, 통합형 블록 스타일 열 교환기(10). - 핵 반응기(2)이며:
코어(4);
블록 스타일 열 교환기(10)로서:
복수의 열 파이프(6) 중 상응하는 하나를 통해서 코어(4)로부터 전달되는 열을 수용하도록 각각 구조화된 복수의 1차 채널(12)로서, 복수의 1차 채널(12)은 하나 이상의 재료의 블록 내에 형성되고, 각각의 1차 채널(12)은 열 교환기의 제1 단부로부터 열 교환기(10)의 제2 단부까지 열 교환기(10)의 길이방향 축(A)을 따라서 제1 방향으로 연장되는, 복수의 1차 채널(12); 및
블록 내에 형성된 복수의 2차 채널(14)로서, 각각의 2차 채널(14)은 2차 열 전달 매체의 유동을 열 교환기(10)를 통해서 열 교환기(10)의 유입구(16)로부터 배출구(18)까지 전달하도록 구조화되며, 각각의 2차 채널(14)은:
유입구(16)로부터 1차 채널(12) 중 적어도 하나의 인접한 1차 채널까지 연장되는 제1 부분(20);
1차 채널(12)의 적어도 하나를 따라서 연장되고, 그에 근접하여 열 교환기(10) 내에 위치되고, 그로부터 분리되는 제2 부분(22); 및
제2 부분(22)으로부터 배출구(18)까지 연장되는 제3 부분(24)을 포함하고,
제1 부분(20) 및 제3 부분(24)의 각각은 제2 부분(22)과 관련하여 0이 아닌 각도로 배치되고, 그리고
블록은:
함께 본딩된 복수의 판(26)으로서, 각각의 판(26)이 복수의 1차 채널(12) 및/또는 복수의 2차 채널(14)의 하나 이상의 적어도 일부를 형성하는, 복수의 판(26), 및/또는
적층 제조 프로세스로 형성된 재료의 하나의 단편 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 복수의 2차 채널(14); 및
복수의 열 파이프(6)로서, 각각의 열 파이프(6)가 코어(4)로부터 열 교환기(10)의 상응 1차 채널(12)까지 연장되는 복수의 열 파이프(6)를 포함하고,
각각의 열 파이프(6)는 열을 코어(4)로부터 열 교환기(10)의 상응 1차 채널(12)에 전달하도록 구조화되는, 핵 반응기(2).
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| A201 | Request for examination |