プリント回路式熱交換器は、薄い合金板に数千個の微細な溝がエッチングされた金属の塊です。これらの板は真空炉内で積層され、拡散接合されます。原子拡散によって板が一体化されるため、ガスケットもろう付け材も溶接継ぎ目もありません。その結果、母材金属と同様の挙動を示す一体型のコアが形成され、従来の設計では到底実現できない圧力下でもしっかりと保持されます。
これらのユニットは、航空宇宙および原子力分野で最初にその性能を実証しました。現在では、LNG液化プラント、超臨界CO₂発電サイクル、洋上ガス圧縮設備、高圧水素システムなどに採用されています。共通点は、設置スペースが限られ、熱負荷が高く、ダウンタイムが許されないことです。PCHEは、同等のシェルアンドチューブ式熱交換器に比べて設置スペースが5～10分の1で済むため、1平方メートルごとにコストがかかる洋上プラットフォームでは大きなメリットとなります。
熱負荷はプロジェクトごとに異なるため、チャンネルの形状、深さ、断面はプロジェクトごとに設計されます。材料は316Lステンレス鋼や二相ステンレス鋼2205からチタン、ハステロイC-276まで多岐にわたり、板厚は0.5～2.0mmです。金属のエッチングを行う前に、CFDモデリングと有限要素応力解析によって設計が決定されます。完成したコアは、ASME、CE、またはNB規格に準拠したヘリウムリークテストと水圧試験によって検証されます。
最大伝熱面積は8000m²に達し、チャネルギャップは0.4～4mm、設計温度範囲は-196℃～850℃、最大設計圧力は1000barです。熱効率は98%に達し、他の設計では回収できないエネルギーを回収できる、非常に厳密な温度制御を実現します。
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