자동차 애플리케이션에서 Conflux 카트리지 열교환기의 장점은 무엇입니까?

오늘날의 포뮬러 1 엔진은 15,000rpm에서 작동하며 모나코와 같은 트랙에서 드라이버는 그랑프리 경기 중 최대 3,900번의 기어 변속을 완료할 수 있습니다[1]. 이러한 요구를 충족하기 위해 모든 기어셋이 맞물려야 하기 때문에 엄청난 양의 마찰과 그에 따른 열이 발생하고, 이는 부품 손상이나 고장으로 이어질 수 있습니다. 윤활 시스템은 오일을 사용하여 상호 작용하는 구성 요소의 표면 사이에 필름을 제공하여 이러한 마찰을 줄이는 데 도움이 됩니다.

대부분 모터스포츠 및 자동차 애플리케이션 오일이 외부 냉각 시스템을 통해 오일-공기 열교환기로 순환되는 강제 윤활을 사용합니다. 여기서 오일은 냉각된 다음 다시 변속기로 펌핑됩니다. 그러나 더 효율적인 접근 방식은 카트리지 열교환기를 사용하여 열이 발생하는 곳에서 더 가까운 곳에서 열을 추출하는 것입니다. 이렇게 하면 오일을 운반할 필요가 없으므로 배관의 양, 누출 및 관련 압력 강하를 줄일 수 있습니다.

카트리지 열교환기는 마이크로튜브 열교환기와 동일한가요?

카트리지 열교환기 는 변속기 하우징과 같은 시스템에 통합할 수 있는 소형 유닛입니다. 1990년대 초에 튜브와 핀 코어로 처음 개발되었고 최근에는 마이크로튜브가 개발되었습니다. 하지만 이러한 유형의 코어는 제조에 많은 노동력이 투입되기 때문에 가격이 매우 비쌉니다.

적층 제조는 보다 비용 효율적인 대안을 제공하며 이미 3D 프린팅 카트리지 열교환기에 초점을 맞춘 프로젝트가 있지만 적층 제조의 잠재력을 완전히 활용하지는 못했습니다. Conflux Technology는 최근 적층 제조 전문 지식을 활용하여 마이크로 튜브보다 더 높은 열 전달 성능을 달성하는 동시에 맞춤형, 서비스 가능, 저비용의 새로운 카트리지 열교환기를 개발하는 임무를 맡았습니다.

"기존의 카트리지 열교환기는 제조 비용으로 인해 여러 가지 측면에서 한계가 있습니다."라고 Conflux Technology의 CEO인 마이클 풀러(Michael Fuller)는 설명합니다. "하지만 적층 제조를 제대로 활용하면 유체의 특성에 맞는 맞춤형 형상을 설계하여 열 교환을 극대화할 수 있는 매우 생산적인 대안이 될 수 있습니다."라고 설명합니다. 최근 업계 파트너와 함께 개발한 오일 쿨러는 높은 비용 없이도 동급의 마이크로 튜브 열교환기와 동일하거나 더 나은 성능을 달성했습니다.

Conflux 카트리지 열교환기는 특허받은 CoreTM 기술을 활용한 3D 프린팅 코어가 특징으로 마이크로튜브보다 압력 강하가 낮고 열 전달력이 높습니다. 이 컴팩트한 유닛은 기존에 제조된 외부 부품이나 케이스에 삽입할 수 있어 발생 지점에 가까운 열 교환을 제공합니다. 코어 자체는 교체가 가능하기 때문에 기존 카트리지를 쉽게 교체하거나 업그레이드할 수 있어 유지보수 비용과 가동 중단 시간을 줄여줍니다.

자세히 알아보기 3D 프린팅 카트리지 열교환기가 냉각 성능을 향상시키는 방법

적층 가공의 이점

일반적으로 열교환기는 표준 카탈로그에서 가장 적합한 코어를 식별하기 위해 룩업 테이블을 사용하여 설계됩니다. 이로 인해 고객은 열교환기가 특정 애플리케이션에 최적화되지 않아 크기나 성능에서 타협해야 하는 경우가 종종 있습니다. 반면에 적층 제조는 훨씬 더 높은 유연성을 제공하여 엔지니어가 열교환기의 내부 형상, 표면적 및 크기를 고객 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다.

Conflux에서 3D 프린팅한 카트리지

풀러는 "유체가 열교환기를 통과하면서 온도가 변하고, 그에 따라 열전도율과 밀도도 변합니다."라고 강조합니다. "적층 가공은 유체의 열-물리적 특성에 따라 형상을 조정하고 표면적 비율을 최적화할 수 있는 기능을 제공합니다. 이는 열 전달 속도를 강화하고 효율성을 개선하며 전반적인 성능을 향상시킬 수 있음을 의미합니다.

3D 프린팅으로 쉽게 최적화할 수 있는 것은 핀의 수와 크기뿐만 아니라 핀의 표면도 마찬가지입니다. 열유속을 최대화하려면 유체 내에서 혼합을 촉진하는 것이 효과적인 기술입니다. 이를 위해 유체 경로에 지느러미를 배치하여 난류를 유도하는 지오메트리를 사용하는 경우가 많습니다. 그러나 이는 흐름의 저항으로 인해 압력 강하가 증가할 수 있으므로 가장 효율적인 접근 방식은 아닙니다. 또는 지느러미 표면에 거칠기를 추가하여 미세 와류를 유도할 수 있을 뿐만 아니라 표면에 쌓일 수 있는 열 경계층을 방해할 수도 있습니다.

열 전달을 늘리기 위한 또 다른 전략은 활성 표면의 면적을 최대화하는 것입니다. "저희 카트리지 열교환기의 거의 모든 제작 부피가 활성 표면입니다."라고 Conflux Technology의 최고 제품 책임자인 Dan Woodford는 말합니다. '이는 열교환기 내의 모든 표면, 심지어 카트리지 코어를 둘러싼 외부 케이스까지 열 전달이 이루어지고 있다는 것을 의미합니다. 데드 스페이스를 최소화하는 것은 필요한 부피 내에서 열 전달을 극대화하기 위해 모든 기회를 활용하는 한 가지 방법입니다.

"열교환기를 개발할 때는 기본적으로 세 가지 요소를 고려해야 합니다."라고 풀러는 말합니다. '두 유체 사이에 원하는 열 전달, 압력 강하, 포장 또는 부피 제약이 있습니다. 이 요소들은 모두 서로 연결되어 있으므로 타협해야 합니다. 일부 응용 분야에서는 열 전달이 우선시되는 반면, 다른 응용 분야에서는 최소한의 압력 강하 또는 소형 열 교환기가 필요합니다. 적층 가공이 무한한 것은 아니지만, 더 많은 자유를 제공하고 보다 미묘한 트레이드 오프 분석과 최적화를 가능하게 해줍니다.

최적화된 3D 프린팅 전략으로 생산성 효율성 향상

자동차의 카트리지 열교환기 애플리케이션

Conflux의 카트리지는 컴팩트한 부피 내에서 열원에 가까운 열 교환이 필요한 모든 애플리케이션에 성능 이점을 제공할 수 있습니다. 여기에는 모터스포츠 및 자동차 변속기, 전기 자동차 파워트레인, 다이노 기어박스, 항공 우주 유압, 수소 시스템 및 냉장이 포함됩니다.

"3D 프린팅의 맞춤형 기능 덕분에 제한된 공간에 맞게 열교환기를 설계하여 기존 냉각 시스템이나 카트리지를 대체하는 동시에 마이크로튜브 열교환기보다 더 높은 성능과 낮은 비용을 달성할 수 있습니다."라고 우드포드는 말합니다.

플럭스 열교환기는 다양한 자동차 냉각 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.