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적층 제조(AM)는 고출력 밀도 열교환기를 생산할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 경쟁력 있는 비용으로 AM 열교환기를 제조하는 것은 상업적 채택을 저해합니다. 본 논문에서는 AM 역류 핀-핀 컴팩트 회복기의 혁신적인 설계와 레이저 분말 침대 융합 방법을 사용하여 생산하는 비용을 제시합니다. 800 °C의 고온, 냉각 측에서 250바의 고유체 압력에서 작동할 수 있으며, 유체 흐름 사이의 차압이 170바를 견딜 수 있는 컴팩트 회복기가 설계되었으며, 이는 초임계 이산화탄소 전력 주기에서 볼 수 있습니다. 회복기의 열-유체 성능을 예측하기 위한 수치 모델과 기계적 응력을 예측하기 위한 판 이론에 기반한 단순화된 기계 모델이 제시됩니다. 회복기의 열 성능과 컴팩트성을 연구하고, 다중 목표 기술 경제 최적화를 통해 제조 가능성을 평가합니다. 최적화 과정은 열-유체, 구조 및 제조 제약을 고려합니다. 회복기는 Haynes 282를 사용하여 제작되었으며, 레이저-분말-침대-융합 기계를 사용한 설계 특징의 인쇄 가능성이 입증되었습니다. 회복기의 비용/단위, 비용/UA 및 비용/kW-th에 대해 서로 다른 빌드 플레이트 치수, 레이저 수 및 설계 제약을 갖춘 두 개의 서로 다른 AM 기계를 사용하는 선택이 검토됩니다. 비용/UA와 비용/kW-th는 각각 13,839 USD-K/kW에서 1,994 USD-K/kW로, 80 USD/kW-th에서 18 USD/kW-th로 지수적으로 감소하는 것이 관찰됩니다. 전력 정격 증가에 따른 비용/UA 및 비용/kW-th의 지수적 감소는 경쟁력 있는 비용으로 대규모 추가 제조 회복기를 제조할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 헤더를 포함한 회복기는 최대 체적 열 밀도 200 MW/m3를 달성할 수 있습니다. 최적화 프레임워크는 레이저 분말 침대 융합 방법을 사용하여 다른 응용 프로그램 및 재료를 위한 최적의 핀 배열 열교환기 치수를 얻는 데 사용될 수 있습니다.
Das et al. (수), 이 질문을 연구했습니다.