An Experimental Study of Evaporative Heat Exchangers with Mini-channels

물의 증발잠열을 이용하는 미니채널 열교환기의 실험적 연구

The present study shows some results of developing evaporative heat exchangers with mini-channels. Heat exchangers with three different water paths were manufactured and tested to compare performances of cooling and pressure drop. Among the three types of heat exchangers, Type 2 with full-etching was proved to be the best in the cooling performances for considered operating conditions, and thus it is recommended to adopt Type 2 for its simplicity of production and outstanding performance. However, Type 1 was shown to be better when it is operated at a high air inlet temperature condition. The developed evaporative heat exchanger will be installed in Environmental Control Systems(ECSs) for aerial vehicles, and it can be used effectively in case an ECS is not only limited in its weight and volume but also required to absorb heats without supplying water (or a coolant) for a certain period of time.

본 연구에서는 물의 증발잠열을 이용한 새로운 형태의 미니채널 열교환기의 제작 및 시험결과를 제시하였다. 서로 다른 세가지 형태의 물 유로를 가지는 열교환기를 제작하여 주어진 설계조건에서 실험을 통해 서로간의 냉각성능 및 압력손실 효과를 확인하였다. 고려된 세 가지 형태의 물 유로 형상에 대한 실험 결과 완전식각된 Type 2 열교환기의 공기 냉각성능이 가장 우수한 것으로 확인되었으며, 따라서 향후 제작성 및 열교환 성능을 고려하면 Type 2를 채택하는 것이 타당할 것으로 생각된다. 그러나 고온조건에서의 실험 결과 Type 1의 성능도 우수한 것으로 확인되어 고온조건의 운용을 고려할 경우에는 Type 1에 대한 추가의 성능 및 특성 확인시험을 통한 보다 면밀한 분석이 필요하다. 본 연구로 개발된 열교환기는 항공기용 환경조절장치 적용을 목표로 하였으며, 특히 공간과 중량의 제한이 있는 이동시스템 내에서 유한한 시간동안 외부로부터 냉매의 추가 공급 없이 많은 열을 흡수해야 하는 경우에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.