수소 액화시스템의 중요한 구성요소인 열교환기를 이중관 형태로 설계 ·제작하여 극저온 영역에서의 유용도를 실험적으로 측정하였다. 이중관 열교환기의 내관과 내·외관 사이의 환상 공간으로 수소를 공급하고, 온도와 압력, 유량을 측정하였다. 측정된 온도와 유량으로부터 유용도를 환산한 결과, 열교환면적이 증가함에 따라 열교환기의 유용도는 증가하였다. 또한 저온 수소와 고온 수소의 열용량비가 감소함에 따라 열교환기의 유용도는 증가하나 유용도의 증가폭은 감소하였다. 따라서 본 연구에서는 수소 액화시스템에 필요한 유용도를 얻기 위한 열교환기의 길이 및 열용량비의 선정 기준을 제시하였다.

The effectiveness of a double-tube heat exchanger has been investigated experimentally. This problem is of particular interest in the design of the heat exchanger in a hydrogen liquefaction system. Temperature, pressure, and mass flow rate for hydrogen were measured both in inner tube and in annulus of a double-tube heat exchanger. The effectiveness could be evaluated from the measured temperature and mass flow rate. It is found that the effectiveness increases with an increase in the heat transfer area of a double-tube heat exchanger and with a decrease of the heat capacity ratio. But the increase rate of the effectiveness decreased with a decrease of the heat capacity ratio. Therefore, it is presented that a criterion for selecting the heat exchanger length and heat capacity ratio to obtain the effectiveness required in a hydrogen liquefaction system.