Melhorar a eficiência da transferência de calor entre a liga líquida de chumbo-bismuto (LBE) e o dióxido de carbono supercrítico (S-CO2) é de grande importância para impulsionar o desenvolvimento de sistemas nucleares avançados. Por meio de simulação numérica, foram estudadas as propriedades de troca térmica de quatro modelos geométricos de canais: reto, em asa, em S e em Z, do trocador de calor de placa de circuito impresso (PCHE). Os resultados mostraram que a resistência térmica no lado frio é significativamente maior do que no lado quente, e o coeficiente de transferência de calor do lado quente do PCHE de canal reto é, em média, 26,2 vezes maior que o do lado frio. Sob a condição de estrutura fixa do canal do lado quente, explorou-se o efeito de diferentes estruturas de canais do lado frio no desempenho térmico do PCHE. Os resultados indicaram que, em comparação com o canal reto, a quantidade de troca térmica dos canais em forma de Z, S e em asa aumentou 23,3%, 22,2% e 10,6%, respectivamente, e os índices de eficiência da bomba equivalente aumentaram 1,48, 1,68 e 1,44 vezes, respectivamente. Além disso, comparou-se o desempenho dinâmico de diferentes PCHE com aumento de 20% no fluxo frio, sendo o tempo de reequilíbrio mais curto para o canal reto, com perdas de pressão do fluido mais significativas em comparação ao aumento da troca térmica. Os resultados fornecem uma base teórica para otimizar o design do trocador LBE/S-CO2 e têm um significado orientador para melhorar a eficiência térmica dos sistemas nucleares de próxima geração.

Trocador de calor de placa de circuito impresso; dióxido de carbono supercrítico; liga líquida de chumbo-bismuto; características termo-hidráulicas