An Exprimental Study on the Heat Transfer Performance in a Fluidized Bed Double Pipe Heat Exchanger

수직이중관식(垂直二重管式) 유동층형(流動層形) 열교환기(熱交換器)의 전열성능(傳熱性能)에 관한 실험적(實驗的) 연구(硏究)

Experiments have been conducted to measure the heat transfer coefficient and pressure drop in fluidized bed double pope heat exchangers with smooth tube and longitudinal finned tube. The effect of particle size(alumina beads; do=0.41, 0.54, 0.65, 0.77 mm) and static bed height on the heat transfer coefficient has been evaluated in terms of pumping power. The heat transfer coefficient for the smooth tube and finned tube heat exchangers has been compared with single phase double pipe heat exchanger. Results show that the heat transfer coefficients for the finned tube in $2.96{\sim}3.45$ times higher than the smooth tube. The heat transfer coefficients for the fluidized bed heat exchanger is higher than the single phase heat exchanger for the most of pumping power range tested. The maximum increase in the heat transfer coefficient for fluidized bed is 91.3% for the smooth tube and 127.1% for the finned tube.

알루미나 입자(${\rho}_p=2298kg/m^2$)를 유동입자로 사용한 수직이중관식 유동층형 열교환기에서 입자직경($d_p$=0.41, 0.54, 0.65, 0.77mm) 및 초기충진높이($H_o$=50, 100, 150, 200, 250mm)가 전열성능에 미치는 영향을 소요동력의 관점에서 고찰하였다. 내관으로 핀이 달린 관을 사용하는 경우와 평활관을 사용하는 경우의 전열성능을 단상강제대류 열교환기와 비교 검토하였다. 소요동력에 따른 전열성능을 비교한 결과, 입자직경이 작을 수록, 초기충진높이가 높을 수록 전열효과가 증가하며, 실험범위에서 핀이 달린 관을 사용하는 경우가 평활관을 사용하는 경우보다 초기충진 높이에 따라 $2.96{\sim}3.45$배의 전열촉진효과가 있음을 알았다. 또 단상강제대류형 열교환기에 비해 유동층형 열교환기가 열전달효과가 우수한 영역이 존재하며, 평활관을 사용하는 경우에는 최대 91.3%, 핀이 달린 관을 사용하는 경우에는 최대 127.1% 의 전열촉진효과가 있었다.