DOI QR코드

DOI QR Code

Experimental Investigation on the Performance of Small-Sized Dehumidification Rotor for Residential Use

가정용 소형 제습로터의 성능에 대한 실험적 연구

  • Han, Ji-Chao (Division of Mechanical System Engineering Incheon National University) ;
  • Kim, Nae-Hyun (Division of Mechanical System Engineering Incheon National University)
  • 한기초 (인천대학교 기계시스템공학부) ;
  • 김내현 (인천대학교 기계시스템공학부)
  • Received : 2014.12.26
  • Accepted : 2015.04.09
  • Published : 2015.04.30

Abstract

In Korea, summer is hot and humid, and air-conditioners consume too much electricity due to large amount of latent heat. Simultaneous usage of dehumidifier may reduce the latent heat and save the electricity. In this study, dehumidification performance was measured in a constant temperature and humidity chamber for a small-sized dehumdification rotor made of inorganic fiber impregnated with metallic silicate. Variables were rotor speed, room temperature, regeneration temperature, room relative humidity and frontal velocity to the rotor. Results showed that there existed optimum rotor speed (1.0 rpm), and optimum regeneration temperature ($100^{\circ}C$). Above the optimum rotor speed, incomplete regeneration is responsible for reduced dehumidification. Above the optimum regeneration temperature, increased temperature difference between regeneration and dehumidification process is responsible for reduced dehumidification. The amount of dehumidification also increases with the increase of relative humidity, dehumidification temperature and flow velocity into the rotor.

여름철이 고온 다습한 우리나라에서는 잠열부하가 크기 때문에 에어컨만을 사용하면 냉방에너지를 많이 사용하게 된다. 이 때에 제습기를 동시에 사용하면 냉방 중 큰 비중을 차지하는 잠열부하를 줄일 수 있어 실내 공기질도 개선하고 냉방에너지도 절약할 수 있다. 본 연구에서는 가정용 제습기에 사용되는 무기섬유 기질에 메탈 실리케이트가 함침된 소형제습 로터에 대하여 항온항습실에서 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 제습 로터는 최적 회전수 (1.0rpm)가 존재하며 최적치를 초과하면 불완전 재생 등으로 제습량이 급격히 감소한다. 재생온도가 높아질수록 재생에는 유리하나 제습-재생과정의 열적인 편차가 급격히 증가하여 제습량이 감소한다. 따라서 최적 재생온도가 존재하는데 본 연구의 경우는 $100^{\circ}C$로 나타났다. 상대습도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습제의 제습능력이 상대습도에 의존하는 때문이다. 실내 공기온도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습측 온도가 높을 때 재생측 공기와의 열적 편차가 감소하여 제습부의 상당량이 제습에만 사용될 수 있기 때문이다. 전방풍속의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 전방풍속의 증가에 따라 열 및 물질전달계수가 증가하기 때문이다.

Keywords

References

  1. J. Wurm, D. Kosar and T. Clement, "Solid Desiccant Technology Review," Bulletin of IIR, No .2002-3, pp. 774-781, 2002.
  2. A. A. Pesaran, T. R. Penny and A. W. Czandena, "Desiccant Cooling: State-of-the-Art Assessment," NREL Report (NREL-TP254-4147), 1992.
  3. P. C. H. Yu and W. K. Chow, "A Discussion on Potentials of Saving Energy Use for Commercial Buildings in Hong Kong," Energy, Vol. 32, pp.83-94, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2006.03.019
  4. J. L. Niu and L. Z. Zhang, "Effects of Wall Thickness on the Moisture and Heat Transfer in Desiccant Wheels for Air Dehumidification and Enthalpy Recovery," Int. Comm. Heat Mass Trans., Vol. 29, pp.255-268, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0735-1933(02)00316-0
  5. D. Charoensupaya and W. M. Worek, "Parametric Study of an Open-Cycle Adiabatic Solid Desiccant Cooling System," Energy, Vol. 13, pp. 739-747, 1988. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0360-5442(88)90106-5
  6. W. Zheng and W. M. Worek, "Numerical Simulation of Combined Heat and Mass Transfer Process in a Rotary Dehumidifier," Numerical Heat Transfer, Part A, Vol. 23, pp. 211-232, 1993. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/10407789308913669
  7. Y. J. Dai, R. Z. Wang and H. F. Zhang, "Parametric Analysis to Improve Rotary Desiccant Dehumidification Using a Mathematical Model," Int. J. Thermal Sci., Vol. 40, pp. 404-408, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1290-0729(01)01224-8
  8. L. Z. Zhang and Niu, J. L., "Performance Comparisons of Desiccant Wheels for Air Dehumidification and Enthalpy Recovery," Applied Thermal Eng., Vol. 22, pp.1347-1367, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1359-4311(02)00050-9
  9. X. J. Zhang, Y. J. Dai and R. Z. Wang, "A Simulation of Heat and Mass transfer in a Honeycombed Rotary Desiccant Dehumidifier," Applied Thermal Eng., Vol. 23, pp. 989-1003, 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1359-4311(03)00047-4
  10. R. K. Collier, and B. M. Cohen, "An Analytical Examination of Method for Improving the Performance of Desiccant Cooling system," J. Solar Energy Eng., Vol. 113, pp. 157-163, 1991. DOI: http://dx.doi.org/10.1115/1.2930487
  11. W. Zheng, W. M. Worek and D. Novosel, "Performance Optimization of Rotary Dehumidifier, Trans. ASME, Vol. 117, pp. 40-44, 1995. DOI: http://dx.doi.org/10.1115/1.2847724
  12. ASHRAE Standard 41.2, Standard Method for Laboratory Air-Flow Measurement, ASHRAE, 1986.
  13. ASHRAE Standard 41.1, Standard Method for Temperature Measurement, ASHRAE, 1986.
  14. S. J. Klein and F. A. McClintock, "The Description of Uncertainties in a Single Sample Experiments," Mech. Eng. Vol. 75, pp. 3-9, 1953.
  15. A. Kodama, T. Hirayama, M. Goto, T. Hirose and R. E. Cristoph, "The Use of Psychrometric Charts for the Optimization of a Thermal Swing Desiccant Wheel," Applied Thermal Eng., pp. 1657-1674, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1359-4311(01)00032-1
  16. D.-Y. Lee and G.-E. Song, "Theoretical Derivation of the Optimum Rotation Speed of a Desiccant Rotor," Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration, Vol. 21, No. 10, 2009.