This study is concerned with performance of annular heat pipe and optimal design of heat recovery unit utilizing heat pipes.
The annular heat pipe transports maximum heat which is turned out to be a cubic polynomial function of thickness of annulus. But when the annulus is large, maximum heat transfer rate is limited by a boiling criterion. This limit decreases inversely proportional to the thickness of annulus.
Theoretical formula for thermal resistance of annular heat pipe is proposed. Comparison of the annular heat pipe with a wrapped screen heat pipe shows that annular heat pipe can transport more heat at large temperature differences.
Experimental results on maximum heat transfer rate agree well with theory. Measured thermal resistance is lower than predicted results when the thickness of annulus is large.
Optimization of heat pipes applied to heat recovery unit is studied. Linearized cost function is proposed, and Kuhn-Tucker's necessary condition is applied. Optimal number of heat pipes, fin areas and outlet temperature are obtained.
The optimization procedure proposed in this study may be extended to a more general case of heat exchangers.
환상 열 파이프의 특성및 열 파이프를 이용한 열회수장치의 최적화에 대하여 연구 하였다.
환상 열 파이프는 환의 두께의 세제곱 형태로 최대 열 전달량을 갖는다. 그러나 환의 두께가 커지면, 핵비등이 일어나며 이에 의한 한계치는 두께에 역비례한다.
환상 열 파이프의 열저항에 관하여 논하였으며 이로부터 작은 온도차에서는 스크린 열 파이프가 환상 열 파이프보다 유리 하나 비교적 큰온도에서는 환상 열 파이프가 더 많은 열을 전달함을 보였다.
실험을 행한 결과 최대 열 전달량은 이론과 근사하게 나타났으나 열 저항은 환의 두께가 클 때 이론보다 감소하는 경향을 보였다.
열회수 장치의 최적화는 가격및 구속조건을 설정한 뒤 Kuhn-Tucker 의 필요조건을 적용하여 해석적으로 구하였다. 그 해로써, 열 파이프의 수와 fin 의 면적및 열 회수량이 구해 졌다.
열 파이프는 널리 산업분야에 응용될 수 있고 또한 최적화가 가능 하다.
