An Experimental Study on Heat Transfer in the Furan Foundry Sand Fluidized Bed

Furan Foundry Sand 유동층에서 열 전달 특성에 관한 연구

Heat transfer coefficients on a single spiral coil tube in the furan foundry sand fluidized bed have been investigated. Heat transfer coefficients(ho) to an immersed single spiral coil tube were measured in the bed. The bed diameter was 0.21 m. The following quantities were varied: (l)bed temperature, (2)mean particle diameter, (3) fluidization rate, (4)the ratio of heated coil tube pitch to diameter(p/Do), and (5)the ratio of heated coil tube pitch to mean particle diameter(p/dp). In addition, the experimental values of maximum Nusselts number were compared with the values of maximum Nusselts number predicted by the existing correlations. The values of heat transfer coefficient increase with the increase in bed temperature and fluidization rate, but decrease with increase in particle diameter. An empirical formulus of maximum Nusselts number which is applicable in the furan foundry sand fluidization bed is as follows: $$Nu_{max}=1.01\;Re^{0.48}Prg^{0.4}(p/dp)^{0.28}(p/Do)^{0.05}$$.

본 연구소에서는 Furan foundry sand 유동층내에 Spiral coil tube를 설치하여 유동입자, 유동층내 온도, 유동율, 전열 관의 Pitch와 직경 비(p/Do) 및 전열 관의 Pitch와 유동입자의 크기의 비(p/dp) 등이 전열 관 표면 열 전달계수(ho)에 미치는 영향을 실험적으로 연구하고, 또한 최대 $Nu_{max}$수를 여러 변수들의 관계로 나타내었다. 전열 관 표면 열 전달계수는 유동층내 온도가 높아 질 수록, 유동율이 커질수록 증가한다. 그러나 유동입자의 크기가 커지면 열 전달계수는 감소한다. 전열 관의 Pitch와 직경 비(p/Do)와의 관계에서 p/Do=4.75일 때 가장 높은 열 전달계수를 얻었으며, 유동층내 온도가 상승하고, Re 수가 증가할 수록 p/Do=1.58일 때보다 p/Do=4.75일때가 Nu수의 증가율은 다소 감소하는 경향을 보였다. 또한 p/dp의 비가 클 경우 낮은 온도($75^{\circ}C$)에서, p/dp의 비가 작을 경우는 높은 온도($550^{\circ}C$)에서 열 전달 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 실험범위에서 최대 $Nu_{max}$ 수와 Re 수, Prg 수, p/dp 및 p/Do의 관계를 무차원 식으로 다음과 같이 나타낼 수 있었다. $$Nu_{max}=1.01\;Re^{0.48}Prg^{0.4}(p/dp)^{0.28}(p/Do)^{0.05}$$.