[CFD] 자동차용 열교환기에 있어서 최근의 기술동향

공부는 갓생이다.

집중해라 2022. 3. 24. 22:13

자동차용 열교환기의 특성에 관해 정리된 동향 보고서를 요약한다.

연도 : 1993

저자 : 김기효

제목 : 자동차용 열교환기에 있어서 최근의 기술동향

출처 : 대한기계학회_냉동장치와 자동차용 공기조화장치 특집

열교환기의 방향성

- 고성능, 소형화, 경량화 : 자동차용 열교환기는 에너지와 자원의 절약에 대한 사회적인 요구에 부응해야 함

- 고성능, 소형화 : 자동차용 열교환기는 산업/가정용과 달리 설치공간의 제약, 부하 변동폭의 증대 등 문제가 있음

- 경량화 : 자동차의 연비향상을 위함

- 전세계적으로 지구 환경문제에 대한 관심이 고조되어 에너지 자원의 효율적인 이용, 환경 보호 등을 포함하는 광범위한 열 문제를 고려할 필요가 있다.

라디에이터 (Radiator)

- 연료 연소 시 발생하는 고온의 열이 실린더를 통해 워터 재킷 내의 순환되는 냉각수에 전달되면, 이 열을 바깥 공기와 열교환을 시켜, 고온의 연소열로 인한 엔진 소손 등과 같은 엔진 손상을 방지함.

- 냉각수와 공기와의 열교환을 이용하는 공랭식 열교환기

- 자동차의 엔진 배기량 증가에 따라 엔진 냉각 시스템의 열부하도 증가.

- 자동차 전면에서의 공기 역학적 저항계수가 낮은 열교환기의 개발이 필요.

히터 코어 (heater core)

- 히터 코어는 엔진 냉각수가 가진 열을 방출시켜 차 실내 난방을 하는 열교환기

- 유리창에 부착된 성애 제거에도 사용

- 라디에이터와 거의 유사한 구조이나 차 실내에 설치되므로 보다 소형화가 요구됨

- 차내 공간의 대형화에 따라 차내 난방성능 요구는 더욱 높아져, water 측의 열전달 성능 향상을 위한 요구가 시작.

- 라디에이터 튜브 내의 흐름은 Turbulant이나, 히터코어는 Larminar

증발기 (evaporator)

- 차 내 냉방은 팽창 밸브에서 팽창되어 나온 냉매가 증발기를 통해 액상에서 기체상으로 상변화를 할 때 공기와의 열교환에 의해 일어남.

- 증발기의 열교환은 튜브 내측의 냉매가 상변화를 하면서 이루어짐

- 차내의 설치되기 때문에 소형화가 요구됨

- 증발기의 냉방 성능의 개선안은 공기측과 냉매측으로 크게 나눌 수 있다.

* 공기측 : 열전달률의 향상과 친수성 표면 처리에 의한 통기 저항의 감소

* 냉매측 : 냉매 유로의 열전달 면적 증가

응축기 (Condensor)

- 응축기는 증발기와는 반대로 압축기에서 압축되어 나온 고온고압의 냉매의 열을 외기에 방출시켜 냉매를 액화한다.

- 자동차 전방 그릴과 라디에이터 사이에 설치되므로 다음 특성이 요구된다.

* 공기측 저항 손실이 낮고 얇은 형태

* 높은 내식성

* 진동 및 고압에 대한 높은 내구성

* 관내에서 낮은 저항