다공성 모델을 이용한 히트 파이프 열교환기의 열 성능 해석

Abstract

히트 파이프 열교환기(HPHX)는 일반적인 열교환기와는 달리 히트 파이프를 사용하기 때문에 열을 효과적으로 전달할 수 있다. 하지만 열교환 효율을 높이기 위해 히트 파이프 외부에 얇은 핀(fin)을 추가하면, 이를 해석하기 위해 많은 격자가 필요하게 되고 높은 해석 비용으로 인해 정확도가 저하되게 된다. 본 연구에서는 full scale 전산 해석을 위해 히트 파이프의 외부 핀 영역을 porous media model 방식을 적용하였다. 이를 통해 HPHX에서 porous media model의 종류에 따른 열교환기에서의 열성능 및 효율 변화를 분석하였으며 이를 기반으로 작동 환경의 변화에 따른 열교환 성능 변화를 확인하였다. 본 연구의 결과는 HPHX 열교환기에 대해 porous media model을 활용한 전산 해석의 방법을 제공함으로써 열 및 유동 성능의 예측 정확도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.