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주 전열면 열교환기의 핀 형상에 따른 브레이징 조인트 잔류응력 저감
하영선(Y. S. Ha),최영종(Y. J. Choi),전성식(S. S. Cheon) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
주 전열면 열교환기는 마이크로 채널 핀이라고 불리는 얇은 박판을 전열면으로 사용하여 현재까지의 열교환기 중 단위 부피 대비 최대 열전달 면적을 지니는 것으로 알려져 있다. 주 전열면 열교환기는 얇은 박판을 전열면으로 사용하여 높은 열교환 효율을 갖는 대신 적은 열에 의해서도 변형이 크게 발생된다. 특히 마이크로 채널 핀을 연결하기 위한 브레이징 조인트 부분에서는 두 유체의 큰 온도 차이로 인해 핀의 열 팽창량이 다르게 나타나며, 잔류응력에 의해 열교환기가 파손될 수 있다. 이전의 연구에서는 브레이징 공정에 의한 잔류응력 저감에 관한 연구가 활발히 진행되었지만 핀 형상에 의한 잔류응력 저감의 연구가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 주 전열면 열교환기의 브레이징 조인트에서 잔류응력과 변형량을 저감시키기 위하여 마이크로 채널 핀의 두께, 높이 및 간격을 설계변수로 다목적 유전 알고리즘(Multi-objective Genetic Algorithm, MOGA)이 적용되었다. MOGA 는 두 가지 이상의 목적함수를 갖는 알고리즘으로 다중 목표를 최적화하는 데 적합하다. 마이크로 채널 핀의 두께는 0.05 에서 0.1 mm 까지의 값으로, 높이는 0.508 에서 5.08 mm 의 값으로, 핀 간격은 0.3 에서 3.0 mm 로 유한요소해석의 단일유닛모델이 제작되었다. 본 논문에서는 주 전열면 열교환기의 브레이징 부분의 잔류응력과 변형량을 최소화하기 위하여 유한요소해석을 통해 MOGA 을 사용하여 주 전열면 열교환기의 브레이징 조인트 부 잔류응력과 변형량을 최소화할 수 있는 마이크로 채널 핀의 두께, 높이 및 간격이 제시되었다.