Mejorar la eficiencia del intercambio térmico entre la aleación líquida de plomo-bismuto (LBE) y el dióxido de carbono supercrítico (S-CO2) es de gran importancia para impulsar el desarrollo de sistemas nucleares avanzados. Mediante métodos de simulación numérica, se estudiaron las propiedades de transferencia de calor de cuatro modelos geométricos de canales: recto, alar, en S y en Z, del intercambiador de calor de placa de circuito impreso (PCHE). Los resultados mostraron que la resistencia térmica en el lado frío es significativamente mayor que en el lado caliente, y el coeficiente de transferencia de calor del lado caliente del PCHE de canal recto es en promedio 26,2 veces mayor que el del lado frío. Bajo la condición de estructura fija del canal del lado caliente, se exploró el efecto de diferentes estructuras de canal del lado frío sobre el desempeño térmico del PCHE. Los resultados indicaron que, en comparación con el canal recto, la cantidad de transferencia de calor de los canales en forma de Z, S y alar aumentó un 23,3 %, 22,2 % y 10,6 %, respectivamente, y los índices de eficiencia equivalente de la bomba aumentaron 1,48, 1,68 y 1,44 veces respectivamente. Además, se comparó el rendimiento dinámico de diferentes PCHE al aumentar el flujo frío en un 20 %, siendo el tiempo de reequilibrio más corto para el canal recto, y las pérdidas de presión del fluido más significativas en comparación con el aumento en la transferencia de calor. Los resultados proporcionan una base teórica para optimizar el diseño del intercambiador LBE/S-CO2 y tienen un significado rector para mejorar la eficiencia térmica de los sistemas nucleares de próxima generación.

Intercambiador de calor de placa de circuito impreso; dióxido de carbono supercrítico; aleación líquida de plomo-bismuto; características termo-hidráulicas