Abstract
An AMTEC (alkali metal thermal electric converter) is a device that is used for the direct conversion of heat to electricity. Sodium is used as the working fluid, and its circulation is driven by a capillary wick. The wicks used for circulation include an evaporator wick, artery wick, and condenser wick, and each wick has a pressure drop because of the circulation of liquid and vapor. For the circulation of sodium, the capillary pressure of the evaporator wick must be greater than the total pressure drop in the wicks. In this study, the pressure drop in the evaporator wick, artery wick, and condenser wick and the heat loss from the evaporator to the condenser through the artery wick were analyzed for the design of a 100 W AMTEC prototype. It was found that a particle diameter of 10 ${\mu}m$ is suitable for the evaporator wick to maintain a capillary pressure greater than total pressure drop in the circulation loop.
AMTEC기술은 열을 직접 전기로 변환시키는 기술로서 소디움을 작동유체로 사용하고 있으며, 작동유체의 순환은 모세관윅을 사용한다. 순환계통에는 증발부윅, 순환윅 및 응축부윅으로 구성되고, 각각의 윅은 소디움의 액체 또는 증기가 순환하면서 압력손실이 발생하므로 소디움의 순환을 위해서는 증발부윅의 모세관압력이 윅내의 총압력손실보다 커야만 한다. 본 연구에서는 100 watt급의 AMTEC시제품설계을 위해 소디움의 순환계통으로 구성되는 증발부윅, 순환윅 및 응축부윅에서의 압력손실과 증발부에서 응축부로의 열손실을 순환윅의 직경과 길이에 대해 분석하여 증발부윅의 소결입자 직경과 순환윅의 설계에 활용하코저 하였으며, 분석결과에서 순환계통의 총압력손실보다 큰 모세관압력을 위해서는 증발부윅의 소결입자크기는 10 ${\mu}m$이 적합한 결과를 얻었다.
