도도한 쭌냥이
1. 글을 시작하며
안녕하세요. 글 쓰는 아빠 도도한 쭌냥이입니다.
오늘은 히트파이프에 대해서 알아보려고 합니다. 기본적인 부분은 다들 알고 계시겠지만 히트파이프는 별도의 동력 없이 작동유체의 상변화를 통해서 냉각 또는 난방하는 장치입니다. 그럼 상세히 알아보도록 하겠습니다.
2. 히트파이프(Heat Pipe)란?
히트 파이프는 열을 효율적으로 한 지점에서 다른 지점으로 전달하는 열전달 장치입니다. 히트 파이프는 낮은 끓는점을 가지는 작동유체가 충전된 밀폐된 시스템으로, 작동유체가 증발(수증기로 변환)과 응축(액체로 변환)을 반복하면서 작동유체의 잠열만큼 열을 이동시키는 장치입니다.
3. 작동유체
파이프 내부에 충전되는 작동유체는 물, 암모니아, 냉매 등의 증발성 물질이 충전됩니다.
4. 구조
외형을 이루는 밀봉용기와 증기가 이동하는 증기공간, 증기공간과 밀봉용기 사이에 구성되어 모세관 현상을 이용해서 응축하여 액체로 된 작동유체를 이동시키는 wick 구조로 이루어져 있습니다. 길이방향으로 증발부, 단열부, 응축부로 구분됩니다.
5. 원리
히트 파이프의 작동 순서는 다음과 같습니다.
[증발] → [증기 이동] → [응축] → [모세관 현상]
- 증발
작동 유체가 열을 흡수하고 증발하여 증기로 변합니다. 이 과정은 히트 파이프의 증발부에서 발생합니다.
- 증기 이동
증기는 열 파이프를 따라 온도차에 의해 응축부로 이동합니다. 증발부의 온도가 높고, 응축부의 온도가 낮기 때문에 밀도 차에 의해 이동하게 됩니다.
- 응축
증기는 응축부에서 냉각되고 응축하여 다시 액체로 변합니다.
- 모세관 현상
응축된 작동유체는 wick 구조를 통해 다시 증발부로 이동하여 사이클을 완료합니다.
5. 적용
전자 부품 냉각, 우주선 열 제어 시스템, HVAC 시스템의 열 교환기와 같은 다양한 응용 분야에서 사용되며 passive적인 성격, 신뢰성 및 움직이는 부품이 없는 것을 특징으로 다양한 공학 응용 분야에서 매우 유용하게 사용되고 있습니다.
6. 글을 마치며
히트 파이프의 구조 및 원리에 대해 알아보았습니다. 구조가 단순하고 별도의 유지보수도 필요 없어서 다양한 분야에 응용 및 적용이 가능합니다. 가장 일반적으로 노트북의 CPU 냉각장치로 자주 보실 수 있습니다. 참고하시기 바랍니다.
도도한 쭌냥이
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