Journal of Advanced Marine Engineering and Technology

  • 제34권4호
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  • Pages.491-499
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  • 2010
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  • 2234-7925(pISSN)
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  • 2234-8352(eISSN)
한국마린엔지니어링학회 (The Korean Society of Marine Engineering)
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전산유체역학을 이용한 직교류 미세관 관군의 전열 성능 해석

Analysis of Heat Transfer Performance for Mini-Channel Tube Bundles in Cross flow using CFD

  • 남기원 (부산대학교 기계공학부) ;
  • 민준기 (부산대학교 롤스로이스 대학기술센터) ;
  • 정지환 (부산대학교 기계공학부)
  • 투고 : 2010.04.29
  • 심사 : 2010.05.24
  • 발행 : 2010.05.31
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초록

관군은 열전달기기에서 광범위하게 사용되고 있어서 전열성능 및 압력강하 특성은 오래전부터 다양한 연구가 진행되어왔다. 기존의 관군에 관한 실험 및 해석은 대부분 25~51mm 직경의 전열관을 이용하여 Reynolds 수 $8.000{\leq}Re{\leq}30.000$ 범위에서 수행되었으나 최근에는 직경 1mm 안팎의 미세관으로 관군을 만들어 열교환기의 밀집도를 높이려는 데 관심이 많다. 본 논문에서는 이전에 다루지 않았던 관 외경 1.5mm의 관군의 전열성능을 $3.000{\leq}Re{\leq}7.000$ 범위에서 전산유체역학을 이용하여 평가하고 기존의 연구 결과들과 비교하였다. 그 결과 튜브직경이 1.5mm인 관군의 열전달계수와 압력손실계수는 $3.000{\leq}Re{\leq}7.000$ 범위에서도 기존의 Zukauskas 상관식과 최대 4.7% 차이 이내로 일치하였다. 또한 튜브의 횡방향 간격을 줄여서 각 열의 전열성능을 높일 수 있음을 확인하였다.

Heat transfer performance of tube bundles have long been investigated since they were widely used. Most of previous experimental and numerical works for tube bundles were performed with tube diameter in the range of 25~51mm and Reynolds number of $8.000{\leq}Re{\leq}30.000$. Recently, tube bundles with small diameter tube collects interests since the mini-channel tube provides higher compactness. The present work aims to investigate the applicability of previous correlations available in the open literature to the tube bundles with small diameter of 1.5mm and $3.000{\leq}Re{\leq}7.000$. A commercial CFD package was used to analyze the thermal-hydraulic performance of them. The results show that the Zukauskas correlation developed for larger diameter tube and higher Reynolds number are still in good agreement with them within the discrepancy of 4.7%. The analyses also show that the Nuselt number increases with a decrease in the longitudinal pitch.

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