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HEAT-PIPE의 작동원리는 진공으로 
밀폐된 용기(CONTAINER)안의 작동유체가 증발, 응축을 반복하면서 액체-증기간의 상변화를 수행할 때 동반하는 잠열을 이용하여 통상적인 
열전달기기에 비해 적은 온도차에서도 매우 큰 열전달 효과와 작동유체의 선택에 따라 적용온도가 매우 큰 열교환기로써, 전기, 전자 부품의 냉각, 
태양열 집열, HEAT PUMP, 항공 및 우주, 정밀기계보다 에너지 관련분야등 매우 광범위하게 사용되고 있으며, 당사에서도 에너지 
관련분야에서의 폐열 및 배기열 회수용, 공조용 열교환기를 생산하고 있습니다. HEAP-PIPE는 내부의 작동유체의 귀환방법에 따라 모세관식, 
중력식, 원심력식, 전자기력식, 삼투압식 등이 있으며 특히 모세관식 (WICK TYPE)과 중력식 (WICKLESS or THERMOSYPHON 
TYPE) 등이 널리 이용된다.


 




폐열 및 배기열 회수용 
열교환기


 




공조용 열교환기



HEAT-PIPE의 작동원리 및 구성


HEAT-PIPE의 작동원리는 증발부, 
단열부, 응축부로 구성되어 있는 용기(CONTAINER)안에 사용온도에 맞는 적정량의 작동유체를 주입후 밀폐시킨다. 한쪽에서 가열시키면 
작동유체는 증기로 증발되어 압력차에 의해 고속으로 이동되고 이때 용기 외부에서 저온 매체로 응축시키면 증기는 액화하여 응축잠열을 관외부로 
방출하고 응축된 작동유체는 WICK의 모세관 압력 또는 WICKLESS의 중력으로 인하여 증발부로 
순환시킨다.





1. Inside of the sealed 
tube remains at constant temperature and pressure
2. Partition plate
3. 
Fin
4. Condenser section
5. Evaporator section
6. Internal wicking 
structure or wickless structure 
7. Heat transfer
8. Working fluid
9. 
Vapor


증발 -> 이동 -> 발열 -> 응축 -> 
환원이라는 CYCLE을 반복하면서 -> 이러한 가열 -> 증발 -> 이동 -> 발열 -> 응축 -> 환원이라는 
CYCLE을 반복하면서 많은량의 열을 전달시킨다.


 





(Heat-Pipe-4-0)


 





(heat-pipe-4-1)


 


HEAT-PIPE의 특징으로서는


 열응답성이 빠르며(2.0 ~ 3.7m/sec - 물일 경우)


 열전도도가 우수하며(구리의 500 ~ 1000배)


 포화증기 압력은 온도에 의해 좌우되기 때문에 HEAT-PIPE의 표면온도가 균일성을 


     갖으며


구조가 간단하고 크기와 중량이 적은 등


 작동유체에 따라 사용온도 범위가 넓다(-40 ~ 430^oC)


 


HEAT-PIPE의 종류


HEAT-PIPE는 작동유체가 응축부에서 
증발부로 귀환하는 구동력에 따라 모세관식, 중력식, 회전식, 전자기력식 등 여러가지 TYPE이 있으며 통상 HEAT-PIPE는 여러모양의 
WICK이 삽입된 모세관식을 말한다. 모세관식은 WICK의 형상에 따라 WRAPPED 
SCREEN TYPE, SINTERED METAL TYPE, AXIAL GROOVE TYPE으로 나뉘며, 특징으로서 무중력 또는 중력하에서도 
증발부의 위치가 변화하거나 상부에 위치하여도, 즉 설치 각도에 제한이 없다.
증력식 HEAT-PIPE는 WICKLESS 
HEAT-PIPE로서 일명 THERMOSYPHON이라고 불리기도 한다. 특징에는 WICK TYPE HEAT-PIPE 보다 제작이 용이하고 가격이 
저렴하며 경량이나 중력이 존재하는 정지상태, 즉 증발부가 하부에 있는 일정각도 이상으로 유지되어야 한다.





 


작동유체의 열적물성치와 적합재료






작동유체

분자식

융점

비
등점

임계
온도

임계
압력

작동
온도

작동
압력

용기


^oC

^oC

Pa

Pa

^oC

Pa


Helium

He

-272.2

-268.9

-267.9

2.20*10⁵

-271~-269

5.88*10³~9.81*10⁴

SUS304L, Cu


Nitrogen

N₂

-202.9

-195.8

-147.2

3.28*10⁶

-200~-160

5.69*10⁴~1.67*10⁶

SUS304, Cu


Freon 22

CHClF₂

-106.0

-40.8

96.0

4.93*10⁶

-80~80

1.27*10⁴~3.63*10⁶

Al, Cu, Steel


Ammonia

NH₃

-77.7

-33.4

132.5

1.10*10⁷

-60~100

2.65*10⁴~0.18*10⁶

Al, Steel


Freon 12

CCl₂F₂

-158.0

-29.8

112.0

4.14*10⁶

-50~40

4.00*10⁴~1.00*10⁶

Al, Cu, Steel


Freon 114

CClF₂-CClF₂

-94.0

3.6

145.7

3.32*10⁶

-20~80

3.50*10⁴~1.00*10⁶

Al, Cu, Steel


Freon 11

CCl₃F

-111.0

23.8

198.0

4.46*10⁶

0~110

4.00*10⁴~1.00*10⁶

Al, Cu, Steel


Freon 113

CCl₂F-CClF₂

-35.0

47.6

214.0

3.41*10⁶

0~100

1.47*10⁴~4.42*10⁶

Al, Cu, Steel


Acetone

C₃H₆O

-94.3

56.5

235.0

4.45*10⁶

0~120

8.43*10³~5.79*10⁵

Cu


Methanol

CH₄O

-97.8

64.5

240.0

7.70*10⁶

10~130

7.06*10³~7.75*10⁵

SUS304, Cu


Water

H₂O

0.0

100.0

374.1

2.14*10⁷

30~250

4.22*10³~4.02*10⁶

Cu, Steel


Dowtherm A

(C₆H₅)₂+(C₆H₅)₂O

12.0

257.7

497.0

3.06*10⁶

150~400

4.90*10³~1.07*10⁶

SUS304, Steel


Naphtalene

C₁₀H₈

803.0

218.0

475.0

3.98*10⁷

150~400

1.57*10⁴~1.96*10⁶

SUS304, Steel


Natrium

Na

97.9

883.0

2236.0

2.48*10⁷

600~1200

3.24*10⁴~9.22*10⁵

SUS316, 
Inconel600


 


HEAT-PIPE의 응용현황과 장래계획


HEAT-PIPE의 응용은 국내에서는 
초보단계에 있으나, 선진외국에서는 다양한 사용사례와 앞으로 응용범위가 더욱 넓어질 꿈의 기기로 평가 받고 있다. 아래의 표는 미국과 
일본의 응용현황과 장래계획이다. 
따라서 당사에서도 산업용 에너지 관련분야에서 200여기의 HEAT-PIPE TYPE 열교환기를 공급해 
왔으며 앞으로도 더욱 연구 개발하여 국내외를 선도할 수 있는 기업으로 발전하도록 최선을 다하고 있다.


 


히트파이프 응용현황과 장래 계획






분  야

극 저 온

저  온

상온~중온

중고온

고  온

초 고 
온


-273~-150℃

-150~0℃

0~200℃(경우에 따라서는 300℃)

200~400℃

400~1,200℃

1,200℃이상


의료,조 리

△Cryostick

△신경외과

□온방모포

　

　

　


　

　

●얼음
주머니

▲조리운반차
(병원의 식사용)

　

　

　


　

　

　

◇동물용검온계

　

　

　


전자부품의 
냉각

△적외선의 검출기 

　

▲전자관냉각,    ▲히트싱크의 
기반,

　

○연료버너의 기화기

　


중전관계

냉각

　

▲트랜스냉각,    ●출력장치의 
냉각,

　

　

　


 

 

 

■전기모터,   
□솔레노이드와 
마그네트

 

 

 


　

　

　

▲NC 공작기용
모티샤프트,

　

　

　


　

　

　

▲오디오 앰프의 
히트싱크, 

▲오디오스피커,

　

　

　


　

　

　

▲서키트브레이커, ●패널히터,  

　

　

　


　

　

　

●복사기의 
롤가열

　

　

　


열 관 
계

△IR검출기 냉각용

△반도체시험기의 

▲플라스틱의
사출성형
▲압출금형

○신선다이스

△결정의 생장로

○유리용해로


　

스위치형
히트파이프

온도제어

△화염보호의용굴곡자재히트
파이프,

　

△유리성형금형

　


　

　

△영구동결층토양안

△열다이오드
△IR표적판

　

○진공로

　


　

　

정화

▲우주용가변콘덕턴스 히트파이프,

　

○폐플라스틱용해로

　


　

　

　

△미사일냉각을
위한 스위치형 
히트파이프

　

　

　


에너지이용

　

●도로의 융설,

▲태양열집열기(냉각과 가열)

△태양집열기

○열전자발전기

◇심층마그마이용


　

　

◆궤도의 융설,

◆궤도동결방지

(출력발생)

○석탄의 가스와

　


　

　

●교량로면의 동결방지

▲배수관의 동결방지

△석탄의 가스화

◇핵융합로브라킷

　


　

　

●터널의 고드름방지

●온실토양의 
보온

　

　

　


　

　

○선박용항로부이

　

　

　

　


식품가공

　

◆식품해동

●식품건조
□보온오븐

△조리용혼합기,

　

　


　

　

　

■급식테이블

△요리남비 
○대류식

　

　


　

　

　

　

오븐로,   
●쿠킹핀

　

　


Process control

□공기의 분리

◆LPG, 
LNG 탱크

○건식콘덴서
(증기), 
다이캐스트금형,

○건식콘덴서
(증기)

○메탄화

○석탄의
가스화


　

　

기초의 
동결방지

◆해수담수화,  
▲플라스틱필름
밀봉장치, 

○원자로
(화학상의)

◆촉매의 균열화

　


　

　

　

●섬유기계
△플라스틱
중합용의 VCHP

△사출성형기
   노즐

   
(제열)

　


폐열회수

　

　

△건조로
▲공조시스템

○석유정제공정

○석탄의 가스화

◇세라믹히트
파이프


　

　

　

▲동물사육실

　

○시멘트
생산

   
열교환기


　

　

　

　

　

▲금속
가열기

　


자동차
선박 등

　

●선박브리지의 착빙

●가솔린엔진실린더의 기화기, 

　

○스털링
엔진

○제트엔진


 

　

방지

○엔진실린더의 냉각,   
■엔진밸브균열,  

　

　

　


 

　

　

○연료의 개질

　

　

　


잡화, 기타

　

　

△쿠킹핀

　

　

　


　

　

　

▲버터나이프,    ●muddler

　

　

　


가전관계

　

　

■커피제조기

　

　

　


　

　

　

◆환기구

　

　

　


 


△ : 실용화된 것,   ○ : 실험중인 것이나 실험이 끝난것,   □ : 실험예정인 
것,   ◇ : 아이디어



주 
:  
                            1) 검정색을 칠한 것은 일본에서도 시행되고 있는 것.  2) 
VCHP  : 제어형 히트파이프
                
                자료출처:http://lk-heat.co.kr/heat_pipe_type.htm