새로운 모델로 히트 파이프의 상전이 분석이 향상되었습니다.

Aug 02, 2023

중국과학원(CAS) 허페이 물리과학 연구소의 YU Dali 교수가 이끄는 연구 그룹은 홍콩 시립 대학의 연구원들과 함께 액체를 조사하기 위해 과도 3D 전산 유체 역학 모델을 개발했습니다. -다양한 불균일 하중 하에서 수열 파이프의 증기 흐름 및 열 전달.

이 연구는 Annals of Nuclear Energy에 게재되었습니다.

히트 파이프는 작동 유체의 상전이를 활용하여 고유량 열 전달을 달성하는 매우 효율적인 열 전달 장치입니다. 기존 금속에 비해 히트파이프의 열전달 효율은 수십 배, 심지어 수백 배 더 높습니다. 결과적으로 히트파이프는 소형 고체 원자로, 방사형 라디에이터, 핵융합로 전환기, 첨단 전자 부품의 코어에서 열을 내보내는 등 고밀도 열 전달이 필요한 다양한 분야에서 응용 분야를 찾았습니다.

본 연구에서 연구진은 FLUENT 소프트웨어를 사용하여 3D 과도 열 파이프 모델을 개발했습니다. 모델은 균일한 가열 조건과 불균일한 가열 조건 모두에서 얻은 실험 데이터와 결과를 비교하여 검증되었습니다. 비교 결과 최대 4.73%의 오류율이 나타났습니다.

이 모델을 사용하여 불균일한 가열 조건에서 심지 영역의 히트 파이프의 원주 흐름 특성을 수치적 방법론을 사용하여 처음으로 관찰했습니다.

또한 연구원들은 단열 구간의 길이, 가열 전력 및 가열 범위가 다양한 방식으로 하중을 가했을 때 히트 파이프의 열수력 특성에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다.

그들은 가열 전력을 높이거나 단열 구간의 길이를 줄이면 히트 파이프가 훨씬 더 빨리 시동된다는 것을 발견했습니다. 그들은 원주 가열 범위를 낮추어도 시동 시간이 변하지 않는다는 것을 증명했습니다.

또한, 수평 방향의 불균일한 가열력으로 인해 벽면의 온도가 가장 높은 지점이 전력이 가장 높은 지점으로 기울어졌습니다. 반면, 히트파이프가 고르게 가열되면 벽면의 온도가 가장 낮았습니다.

YU Dali 교수는 "우리의 결과는 하이 프로파일 히트 파이프의 추가 연구 및 개발을 위한 귀중한 이론적 지원과 분석 도구를 제공합니다."라고 말했습니다.

이 작업은 HFIPS 이사 기금과 CityU 보조금의 지원을 받았습니다.

히트파이프의 개략도 및 계산 결과. (이미지 제공: LIU Jian)