다공성 매체 모델을 이용한 히트파이프 소형 열교환기의 열 성능 해석

Abstract

히트파이프 열교환기(HPHX)는 일반 열교환기와 달리 히트파이프를 활용하여 열을 효율적으로 전달할 수 있어 다양한 산업 응용 분야에서 널리 쓰이고 있다. 전산 해석을 통해 히트파이프 열교환기의 성능을 향상하기 위해 핀(fin)을 추가하는 경우, 많은 격자가 필요하게 되어 해석 비용이 증가하고, 이에 따라 정확도가 저하될 수 있다. 본 연구에서는 히트파이프 외부의 핀 영역에 다공성 매체 모델(porous media model)을 적용하여 전체 시스템 규모의 전산 해석을 수행하고, 열전달 모델에서 평형, 비평형 모델(equilibrium model, non-equilibrium model)에 따른 해석 결과를 비교하였다. 이를 통해 HPHX에서 다공성 매체 모델 유형에 따른 열 성능과 효율 변화를 분석하고, 작동 환경 변화가 열 교환 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 연구 결과는 다공성 매체 모델을 활용한 전산 해석이 HPHX의 열 및 유동 성능 예측 정확도를 높이는 데 기여할 수 있음을 시사한다.