다공성 모델을 이용한 히트 파이프 열교환기의 열 성능 해석 = Thermal Performance Analysis of Heat Pipe Heat Exchanger Using Porous Media Modeling

국문 초록 (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.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Unlike conventional heat exchangers, HPHX employs heat pipes for more efficient heat transfer. However, augmenting heat exchange efficiency by adding thin fins to the heat pipe’s exterior necessitates intricate grid-based interpretation, resulting in diminished accuracy dur to the high computational costs involved. Here, we employed a porous media modeling approach to the external fin area of the heat pipe to conduct a thorough computational analysis of HPHX. Variations in heat transfer rate and effectiveness in the heat exchanger were extensively investigated based on different porous media modeling methods. These findings offer a methodological advancement in computational analysis for HPHX heat exchangers, enhancing the precision of predicting thermal and fluid performance.