히트파이프 열교환기의 열전달 성능해석 및 모사 = Heat Transfer Performance Analysis and Simulation of Heat Pipe Heat Exchanger

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 히트파이프 열교환기의 열교환 성능을 예측하기 위한 수학적 모델을 전개하고 열교환기 설계를 위한 알고리즘을 개발하기 위해 수행되었다. 해석모델에 의해 히트파이프 열교환기의 열성능이 예측되었으며, 열교환기의 고온부와 저온부의 입력조건들에 따라 요구되는 열교환 성능이 획득될 수 있는 히트파이프 열 수가 예측될 수 있도록 알고리즘이 구성되었다. 해석모델은 열저항 접근에 의해 개발되었으며, 각 열에 배열된 히트파이프와 열매체에 대한 열저항-온도 관계가 정의되었다. 해석모델의 신뢰성은 문헌에서 공급된 실험결과에 의해 검증되었으며, 온도에 대한 상대오차는 평균적으로 5% 이내에 있었으나, 유용도에 대한 오차의 평균은 11.9%로 평가되었다. 히트파이프 열교환기의 성능모사를 위한 변수들로서 저온측 입구속도와 공통 벽의 위치가 채택되었으며, 각 열의 온도 분포, 유용도 및 압력강하에 기여하는 이들 변수들의 영향이 조사되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to develop a mathematical model for predicting the heat exchange performance of a heat pipe heat exchanger and establish an algorithm for effective heat exchanger design. The thermal performance of the heat pipe heat exchanger was assessed using the analytical model, and an algorithm was formulated to estimate the number of heat pipe rows required to achieve the desired heat exchange performance based on the input conditions of the hot and cold sides of the heat exchanger. The analytical model was developed using the thermal resistance approach, defining thermal resistance-temperature relationships between the heat pipes arranged in each row and the heat transfer fluid. The reliability of the analytical model was validated against experimental results found in the literature. The relative error in temperature generally remained within 5, but the error in effectiveness reached up to 17.5%. Inlet velocity on the cold side and the location of the common wall were selected as variables for simulating the performance of the heat pipe heat exchanger. This allowed for an investigation into the effects of these variables on temperature distribution, utility, and pressure drop in each row.