마이크로 열교환기

Micro heat exchanger

마이크로 열 교환기, 마이크로 스케일 열 교환기 또는 마이크로 구조형 열 교환기는 전형적 치수가 1 mm 미만인 측면 제한 구역에서 (최소한 하나 이상의) 유체가 흐르는 열 교환기다. 가장 대표적인 구속은 마이크로 채널로, 수압 직경이 1mm 미만인 채널이다. 마이크로 채널 열 교환기는 금속이나 세라믹으로 만들 수 있다.[1]

마이크로 채널 열 교환기는 다음을 포함한 많은 용도에 사용할 수 있다.

배경

마이크로 스케일 열 소자의 조사는 대류 열 전달을 위한 단상 내부 흐름 상관관계에 의해 동기 부여된다.

여기서 은 열전달계수, N {\는 누셀트 수, 은 유체의 열전도율, 은 채널이나 덕트의 유압경이다. 내부 층류 흐름에서 누셀트 수는 상수가 된다. 이는 분석적으로 도달할 수 있는 결과물이다. 일정한 벽 온도의 경우 = 일정한 열속 = 4 평평한 평행 평판의 경우 마지막 값이 140/17 = 8.23으로 증가한다.[2] 레이놀즈 수는 유압 직경에 비례하므로, 작은 유압 직경의 채널에서의 유체 흐름은 주로 성질이 층이 될 것이다. 따라서 이러한 상관관계는 채널 직경이 감소함에 따라 열전달계수가 증가함을 나타낸다. 강제대류 내 유압 직경이 수십 마이크로미터 또는 수백 마이크로미터의 순서로 되어 있는 경우, 극도로 높은 열 전달 계수가 발생해야 한다.

이 가설은 처음에 터커맨과 피스에 의해 조사되었다.[7] 이들의 양성 결과는 단일 채널 열전달에[8] 대한 고전적 조사에서부터 병렬 마이크로 채널 및 마이크로 스케일 플레이트 핀 열 교환기에 더 많이 적용된 조사까지 더 많은 연구를 이끌었다. 최근 현장에서의 작업은 마이크로 스케일의 2상 흐름의 가능성에 초점을 맞추고 있다.[9][10][11]

마이크로 열교환기의 분류

"기존" 또는 "매크로 스케일" 열 교환기와 마찬가지로, 마이크로 열 교환기는 하나, 두 개 또는 심지어[12] 세 개의 유체 흐름을 가진다. 하나의 유체 흐름의 경우 열은 전기 동력 히터 카트리지에서 유체로 전달되거나(각 유체는 가스, 액체 또는 다중 효소 흐름일 수 있음) 펠티에 냉각기와 같은 전기 동력 요소에 의해 유체에서 제거될 수 있다. 두 유체 흐름의 경우, 마이크로 열 교환기는 보통 다른 유체 흐름의 방향에 따라 "교차 흐름" 또는 "교차 흐름" 장치로 분류된다. 마이크로 열교환기 안에서 화학반응이 일어나면 후자를 마이크로 리액터라고도 한다.

참고 항목

참조

  1. ^ 키, 로버트 J 등 "세라믹 역류 마이크로채널 열교환기의 설계, 제작, 평가." 적용 열공학 31.11(2011): 2004-2012.
  2. ^ Northcutt, B, & Mudawar, I. (2012) 고성능 항공기 가스 터빈 엔진을 위한 교차 흐름 마이크로채널 열 교환기 모듈 설계 개선. 열 전달 저널, 134(6), 061801.
  3. ^ Moallem, E, Padmanabhan, S, Cremaschi, L, & Fisher, D. E. (2012). 열펌프 시스템용 소형 마이크로채널 열교환기의 서리화 성능에 미치는 표면온도 및 수분보존 효과에 대한 실험적 연구 국제 냉동 저널, 35(1), 171-180.
  4. ^ 사르바르 아르데, S, 라피, R, 라시디, S. (2021년) 이중 적층 마이크로채널 열제거원에 사용하기 위한 온도 의존적 특성을 가진 하이브리드 나노유체; 열수조사. 대만 화학 기술 연구소 저널. 저널 인용 https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.05.007
  5. ^ 쉬, B, 시, J, 왕, Y, 첸, J, 리, F, & Li, D. (2014) 마이크로채널 열교환기를 이용한 공조시스템의 파울링 성능에 관한 실험적 연구
  6. ^ 인크로페라 & 드위트[full citation needed]
  7. ^ Tuckerman, D.B.; Pease, R.F.W. (1981). "High-performance heat sinking for VLSI". IEEE Electron Device Letters. 2 (5): 126–9. Bibcode:1981IEDL....2..126T. doi:10.1109/EDL.1981.25367. S2CID 40590765.[비확산 소스 필요]
  8. ^ 산티아고[full citation needed], 케니, 굿슨, 장
  9. ^ Yen, Tzu-Hsiang; Kasagi, Nobuhide; Suzuki, Yuji (2003). "Forced convective boiling heat transfer in microtubes at low mass and heat fluxes". International Journal of Multiphase Flow. 29 (12): 1771–92. doi:10.1016/j.ijmultiphaseflow.2003.09.004.
  10. ^ Steinke, Mark E.; Kandlikar, Satish G. (2004). "An Experimental Investigation of Flow Boiling Characteristics of Water in Parallel Microchannels". Journal of Heat Transfer. 126 (4): 518. doi:10.1115/1.1778187.
  11. ^ 무다와르[full citation needed]
  12. ^ [1] 노엘 C. 윌리스 주니어 "3-유체, 교차 흐름 열 교환기 분석." 1968년 5월, 워싱턴 D. C. 53페이지, 미국 항공우주국, NASA 기술 보고서