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J-GLOBAL ID：202102285735486344   整理番号：21A2037436

直線およびジグザグチャネルを有するプリント回路熱交換器による超臨界CO_2パワーサイクルとそのターボ機械の性能【JST・京大機械翻訳】

Performance of Supercritical CO2 Power Cycle and Its Turbomachinery with the Printed Circuit Heat Exchanger with Straight and Zigzag Channels

著者 (3件)： Saeed Muhammed (Mechanical Engineering Department, Khalifa University of Science and Technology, Abu Dhabi P.O. Box 127788, UAE) ,  Alawadi Khaled (Department of Automotive and Marine Technology, The Public Authority of Applied Education and Trainings, Shuwaikh, Kuwait City 70654, Kuwait) ,  Kim Sung Chul (School of Mechanical Engineering, Yeungnam University, 280 Daehak-ro, Gyeongsan-si 38541, Korea)
資料名： Energies (Web)  (Energies (Web))
巻： 14  号： 1  ページ： 62  発行年： 2020年 
JST資料番号： U7016A  ISSN： 1996-1073  CODEN： ENERGA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： プリント回路熱交換器(PCHE)は超臨界二酸化炭素Braytonサイクルの最大モジュールであるので,それらは全体システム性能とレイアウトにかなり影響する。直線チャネルとジグザグチャネルプリント回路熱交換器は,スタンドアロンモードで頻繁に分析され,sCO_2BC用に繰り返し提案されている。しかし,サイクルとその構成要素,すなわちタービンと圧縮機の性能に関する直線とジグザグチャネル構成による熱交換器設計の影響は,研究されていない。この文脈で,本研究は,sCO_2BCとその成分の全体性能に対する,様々な有効性(ε),入口Reynolds数(Re),およびチャネル構成(ジグザグと直線チャネル)を有する,異なる熱交換器設計の効果を評価する。PCHEの設計と解析のために,自家製のPCHE設計と解析コード(PCHE-DAC)をMATLAB環境で開発した。sCO_2BC性能を,サブルーチンとして熱交換器設計コードを採用するインハウスサイクルシミュレーションと解析コード(CSAC)を用いて評価した。結果は,直線チャネル構成を有するPCHEにおける圧力降下がジグザグチャネル構成を有するPCHEsにおけるより3.0倍大きいことを示した。直線チャネルを持つPCHEにおけるより高い圧力降下は,これらのチャネル形状に関連した貧弱な熱伝達特性に基づくこれらの設計に必要な実質的に長いチャネル長さ(ジグザグチャネルより4.1倍)に起因することが分かった。したがって,直線チャネル構成を有するPCHEを用いたサイクルレイアウトは,再圧縮機上ではるかに高い負荷(1.13倍まで)を与え,これは次にタービンを横切るより低い圧力比をもたらす。したがって,直線チャネル構成を有するPCHEを用いたsCO_2BCの全体的性能は,ジグザグチャネル構成を有するPCHEを用いたレイアウトのものに実質的に劣ることが分かった。最後に,最適化結果は,入口Reynolds数および熱交換器有効性がそれぞれ32kから42kおよび0.94Ω≦0.87の範囲の熱交換器設計が,sCO_2BCに対して最適であり,サイクル効率およびそのレイアウトサイズの間の良好なバー利得を示した。Copyright 2021 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 圧力損失 ,  最適化 ,  シミュレーション ,  *熱交換器 ,  圧縮機 ,  Braytonサイクル ,  Reynolds数 ,  利得 ,  タービン ,  *超臨界 ,  超臨界二酸化炭素
準シソーラス用語： MATLAB ,  圧力比 ,  *プリント回路 ,  再圧縮 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (4件)： 超臨界二酸化炭素サイクルシミュレーション ,  多目的遺伝的アルゴリズム ,  熱交換器の最適化 ,  sCO_2-Braytonサイクル

分類 (1件)： 熱交換器,冷却器  (PA03020G)

引用文献 (42件)：

• Brun, K.; Friedman, P.; Dennis, R. (Eds.) Fundamentals and Applications of Supercritical Carbon Dioxide (sCO2) Based Power Cycles; Woodhead Publishing: Sawston, UK, 2017.
• Saeed, M.; Khatoon, S.; Kim, M.-H. Design optimization and performance analysis of a supercritical carbon dioxide recompression Brayton cycle based on the detailed models of the cycle components. Energy Convers. Manag. 2019, 196, 242-260.
• Manente, G.; Costa, M. On the Conceptual Design of Novel Supercritical CO2 Power Cycles for Waste Heat Recovery. Energies 2020, 13, 370.
• Ahn, Y.; Bae, S.J.; Kim, M.; Cho, S.K.; Baik, S.; Lee, J.I.; Cha, J.E. Review of supercritical CO2 power cycle technology and current status of research and development. Nucl. Eng. Technol. 2015, 47, 647-661.
• Feher, E.G. The supercritical thermodynamic power cycle. Energy Convers. 1968, 8, 85-90.

タイトルに関連する用語 (8件)： 直線 ,  ジグザグ ,  チャネル ,  プリント回路 ,  熱交換器 ,  超臨界 ,  パワーサイクル ,  ターボ機械