환상(還像) 열파이프에 관한 연구

Abstract

본 논문은 wick와 관벽사이에 환상 공간을 설치한 환상 열파이프에 관한 연구로서 그것의 최대 열전달률과 열전달 기구에 대한 이론과 실험을 하였다. 저온에서 작동하는 열파이프의 최대 열전달률은 대개 capillary absorption 한계와 boiling crisis 에 의하여 제한되며 환상 열파이프의 capillary absorption 한계는 통상의 열파이프에 비하여 크게 증가되며 이것은 환의 유동저항이 매우 작기 때문이다. 따라서 비등이 일어나지 않을 때는 환에 의하여 최대 열전달률은 크게 증가될 수 있다. 비등이 일어나지 않을때 wick와 환을 통한 열전달은 전도에 의하며 일반적으로 작동유체의 열전도계수가 금속에 비하여 낮기 때문에 환상 열파이프의 열저항은 환의 두께에 따라 선형적으로 커진다. 실험은 길이 120cm 지름 $\frac34 in$ 농관에 100 mesh stainless steel을 한 겹으로 말아서 wick를 만들고 작동유체는 증류수를 써서 $100\,^\circ\!C$ 근처에서 작동시켜 열파이프의 표면온도 및 증기온도를 열전달률과 함께 측정하였다. 실험결과 가열부에서 비등이 일어나지 않았으며 환의 두께의 증가에 따라서 최대 열전달률과 열저항은 이론치와 근사하게 증가하였다. 따라서 환상 열파이프는 최대 열전달률이 크게 증가되는 한편 열저항이 증가된다는 결론을 얻었다. 이와 같이 상반된 환상 열파이프의 특성은 용도에 따라서 최적화가 가능하며 특히 wick의 재료를 줄이는 좋은 방법이 되므로 산업 분야에 널리 응용될 수 있다.