루프 히트 파이프

Loop heat pipe

루프 히트파이프(LHP)는 모세관 작용을 이용해 선원의 열을 제거하고 콘덴서나 라디에이터로 수동적으로 이동하는 2상 열전달 장치다. LHP는 히트파이프와 유사하지만 원거리에서 안정적으로 작동할 수 있고 중력에 대항해 작동할 수 있다는 장점이 있다. 그들은 적은 온도차로 큰 열부하를 먼 거리에 걸쳐 운반할 수 있다.[1][2] 강력하고 큰 크기의 LHP에서 소형 LHP(마이크로 루프 히트파이프)에 이르는 다양한 LHP 설계가 개발되어 지상 및 공간 기반 애플리케이션에서 광범위한 분야에 성공적으로 적용되고 있다.

건설

LHP에 사용되는 가장 일반적인 냉각제는 무수 암모니아와 프로필렌이다.[3] LHP는 심지가 항상 액체를 사용할 수 있도록 저장소의 부피, 응축기, 증기 및 액체 라인을 세심하게 조절하여 만든다. 저장소의 부피와 유체 전하를 설정하여 콘덴서와 증기 및 액체 라인이 완전히 채워져도 저장소에 항상 유체가 존재하도록 한다.

일반적으로 작은 모공 크기와 큰 모세관 펌핑 능력이 심지에 필요하다. 히트 파이프 또는 루프 히트 파이프를 설계할 때 심지 펌핑 기능과 심지 투과성에 균형이 있어야 한다.[citation needed]

메커니즘

루프 히트파이프에서는 먼저 열이 증발기로 들어가 심지 외부 표면에서 작동되는 액체를 증발시킨다. 그런 다음 증기는 홈 시스템을 타고 흘러내려 증발기와 응축기를 향해 증기 라인으로 가서 라디에이터에 의해 열이 제거되면서 응축된다. 증발기 끝에 있는 2상 저장장치(또는 보정실)는 증발기(및 콘덴서)보다 약간 낮은 온도에서 작동하도록 특별히 설계되었다. 저수지의 낮은 포화 압력은 응축기와 액체 리턴 라인을 통해 응축수를 끌어당긴다. 그리고 나서 그 액체는 심지를 먹이는 중심 파이프로 흘러 들어간다. 2차 심지는 저수지와 1차 심지를 유압식으로 연결한다.[citation needed]

동기: 히트파이프의 한계

루프 히트 파이프는 기존 히트 파이프의 일부 단점을 극복한 것으로, 뛰어난 열 전달 장치는 증발기와 콘덴서가 동일한 수평 레벨일 때 상대적으로 짧은 거리에 걸쳐 상대적으로 작은 열 부하를 전달하는 데 주로 국한된다. 열 파이프 부분의 이러한 제한은 열 파이프의 전체 길이를 따라 존재하는 다공성 구조를 통과하는 액체 흐름과 관련된 주요 압력 손실과 주로 관련이 있으며, 증기 및 액체 단계 사이의 점성 상호작용(인큐테인먼트 손실이라고도 함)과 관련이 있다. 장거리에서 큰 열부하의 전달과 관련된 용도의 경우, 열 파이프의 열성능은 이러한 손실의 증가에 의해 심각하게 영향을 받는다. 같은 이유로 기존의 히트 파이프는 중력장의 방향 변화에 매우 민감하다. 증발기-콘덴서 구성에서 불리한 경사의 경우, 중력장 내 질량하중에 의한 압력손실은 총 압력손실을 증가시키고 열전달 과정의 효율성에 더 많은 영향을 미친다.

이러한 한계로 인해 기존 히트파이프의 구조 수정과 관련된 다양한 해결책이 제안되었다. 이러한 수정사항 중 일부는 열원으로의 액체 회수를 위한 유압 저항이 상당히 낮은 동맥관(동맥 열관)을 포함하며, 다른 수정사항은 운송 구간(분리된 라인 열관)에서 작동 유체의 증기 및 액체 단계의 공간적 분리를 제공한다.

이러한 새로운 형태의 히트 파이프는 상당한 열 흐름을 전달할 수 있고 열 전달 길이를 증가시킬 수 있지만, 그것들은 중력에 대한 공간 방향에 매우 민감하게 남아 있다. 2상 시스템의 기능 가능성을 중력에서 달리 운전불가능한 경사면을 포함하는 애플리케이션으로 확장하기 위해, 운송 라인의 공간적 분리 및 비모세동맥 사용이 제공하는 이점은 루프 방식으로 결합된다. 이 계획은 어떤 방향에서든 정상 작동을 유지하면서 더 높은 열 전달 특성을 가진 열 파이프를 만들 수 있도록 한다. 루프 체계는 2상 루프(TPL)의 물리적 개념의 기초를 형성한다.

오리진스

루프 히트 파이프는 1974년 유리 F에 의해 USSR에서 특허를 받았다. 제라시모프와 유리 F. 메이다니크(인벤터의 증명서 92 449213), 구소련 모두. LHP에 대한 특허는 1982년 미국에서 출원되었다(특허 № 4515209).

적용들

최초의 우주 응용은 1989년에 러시아 우주선에서 일어났다. LHP는 현재 러시아 그라나트, 오보르 우주선, 보잉(허그) HS 702 통신위성, 중국 FY-1C 기상위성, NASA ICESAT 등 위성에 탑승한 우주에서 흔히 사용된다.[4]

LHP는 1997년 STS-83과 STS-94로 NASA 우주왕복선에서 처음 비행을 시연했다.

루프 히트 파이프는 전자 부품을 냉각하기 위한 시스템의 중요한 부분이다.

참고 항목

참조

  1. ^ Ku, Jentung; Ottenstein, Laura; Douglas, Donya; Hoang, Triem. "Multi-Evaporator Miniature Loop Heat Pipe for Small Spacecraft Thermal Control". American Institute of Aeronautics and Astronomics. Goddard Space Flight Center. hdl:2060/20110015223.
  2. ^ Ku, Jentung; Paiva, Kleber; Mantelli, Marcia. "Loop Heat Pipe Transient Behavior Using Heat Source Temperature for Set Point Control with Thermoelectric Converter on Reservoir". NASA. Goddard Space Flight Center. hdl:2060/20110015224.
  3. ^ 루프 히트 파이프 – 웨이백 머신에 LHP 보관 2007-09-28
  4. ^ [1] 2004년 12월 25일 웨이백머신에 보관

외부 링크