Experimental Research for Developing Correlations for Boiling Heat Transfer and Pressure Drop in Heat Exchanger for Electric Vehicle Thermal Management

본 연구에서는 Offset fin 열교환기에서 R-1234yf 냉매의 비등 열전달과 압력강하에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험에서 변수로 설정된 두 변수인 열유속과 질량유속의 증가는 모두 비등 열전달 계수와 압력강하를 증가시켰으며, 이는 기포 발생 및 이탈의 촉진으로 인한 것으로 사료된다. 한편, 본 연구에 사용된 상관식 모델은 Boiling 수의 함수로 표현할 수 있어 상대적으로 간단하고 상관식 도출을 위한 실험이 용이하다는 장점이 있으며, 실험적으로 도출된 비등 열전달 계수와 10% 이내의 양호한 일치를 보였다. 도출된 상관식을 토대로 사이클 시뮬레이션 코드를 구성하여 응축 온도 변화 및 배터리 발열량 변화에 따른 증발온도, 냉매 유량 변화 및 COP 변화를 분석하였다. 동일한 배터리 부하 조건에서 응축 온도가 40℃에서 55℃로 상승함에 따라 Boiling number는 약 20% 증가하였으며, 약 10.5%의 총괄 열전달계수의 상승이 있었다. 한편, 동일한 응축 온도 조건에서 배터리 부하의 변화에 따라서는 열유속 및 질량유속의 변화가 동시에 발생하여 Boiling number는 2.5%가량의 변화에 그쳤지만 늘어난 냉매 유량으로 인해 단상 Reynolds 수의 증가에 따라 총괄 열전달계수는 3.1 배가량 증가함을 보였다.