용융염 잠열 열교환기 성능 향상

용융염 상변화 축열 시스템의 충전 속도는 상변화 물질의 낮은 열전도율로 인해 제한되는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 엔탈피-다공성 방법을 활용하여 중저온 용융염 쉘-앤-튜브 열교환기를 수치적으로 분석했습니다. 연구는 환형 핀, 핀 개수, 핀 두께, 그리고 다중 튜브 결합이 용융 거동 및 축열 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석했습니다. 이를 통해 열전달 효율을 극대화하고 축열 시스템의 성능을 향상시키는 최적의 설계 인자를 도출하고자 했습니다. 환형 핀 도입 시 완전 용융 시간이 1392초에서 1105초로 20.6% 단축되었으며, 후기 단계의 열저항도 감소했습니다. 핀 개수를 4개에서 9개로 늘리면 용융 시간이 추가로 148초 단축되었으나, 자연 대류 제한으로 인한 성능 향상 둔화가 관찰되었습니다. 최적의 핀 두께는 2mm로 나타났습니다. 다중 튜브 설계와 결합 시 용융 시간은 928초로 33.3%까지 단축되어, 분산형 튜브와 환형 핀의 통합이 축열 성능을 크게 향상시킴을 확인했습니다. 이러한 결과는 환형 핀과 다중 튜브 결합이 열전달을 효과적으로 증진시키고 온도장 균일성을 개선하며 용융염 축열 속도를 가속화함을 보여줍니다.