A Fundamental Study on Development of a Rotating Horizontal Heat Pipe

회전식 수평 Heat Pipe의 개발에 관한 기초 연구

When a rotating heat pipe is in operation, liquid condensate returns from the condenser to the evaporator along the inside surface by both components of gravitational and centrifugal forces. It was known that its performance was largely dependent on how to increase the flow rates of condensate and keep the condensate film thickness as thin as possible. Most of research works were focussed on this goal, and various inner wall structures such as tapered wall, stepped wall or coil inserted pipe etc. were developed. In the present study, a stepped wall structure with 3 internal grooves in the condenser and adiabatic zone was examined. For this system, the condensate would flow down to the evaporator through the grooves, resulting a reduced film thickness over the condenser surface. Experimental data showed an enhancement of heat transfer coefficient in the condenser zone. An analytical solution to the condensate film thickness showed that the analytically calculated values of heat transfer coefficient were considerably higher than the experimental data.

회전 히트파이프가 작동할 때 응축 액막은 중력과 원심력에 의해 관 내벽을 따라 응축부에서 증발부로 이송된다. 회전 히트파이프의 성능은 응축 액막의 두께와 응축 액막 유동율에 의해 좌우된다. 따라서 기존의 많은 연구자들은 회전 히트파이프의 성능을 향상시키기 위하여 테이퍼, 계단식 벽면, 코일 삽입등 관 내부의 형상에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 회전 히트파이프의 새로운 관 내벽 형상으로써 응축부에 축 방향으로 사각 그루브(groove)를 갖는 구조이다. 히트파이프가 회전하면 원심력에 의해 응축 액막이 그루브로 유동하며 따라서 응축부의 전체적인 액막 두께를 감소시킬 수 있다. 실험 결과 그루브에 의한 액막 유동 효과로써 열전달 계수가 향상되었다. 또한 응축 액막 유동 해석 결과는 본 실험치와 정량적으로 다소 차이를 나타내었으나 회전수 및 열속 변화에 대하여 정성적으로 유사한 경향을 나타내었다.