印刷电路板式换热器子通道程序开发及多目标优化方法研究 - 陈力勤; 霍红磊; 谢仁尧; 杨夷 (原子能科学技术, 2024)
TL329; 氦氙布雷顿循环系统是目前最可行的小型堆电源技术方案之一,其中回热器性能的优劣直接影响了整个系统的转换效率.印刷电路板式换热器(PCHE)是一种微通道换热器,具有高功率密度、耐高温、耐高压等优点,适合作为布雷顿动力系统的回热器.应用于小型布雷顿循环系统方案的回热器受到多个约束条件的限制,如总质量、总压降、流道长度均要低于某个限值,将其作为目标函数,需要从多个维度对回热器进行优化.为此,本文开发了针对氦氙工质的PCHE子通道计算程序,研究了结构参数对多个目标(总质量、总压降、流道长度)的敏感性.为了提高程序模型的精度,利用数值模拟和正交实验设计的方法,研究了不同流道结构参数在能量利用效率方面的表现,将对流动换热影响大的结构参数以影响因子的形式加入热工关联式中.优化结果表明,优化后的总压降降低了 12.0％,总质量减少了 28.8％,更加符合闭式布雷顿循环方案的设计需求.本文所开发的新型研究方法对于多约束条件的小型堆方案系统设计具有重要意义.