Abstract
The change of the vorticity and the temperature distribution in heat exchanger tube bank were analyzed for the flows with the constant inlet velocity and the sinusoidal inlet velocity. The flow frequency characteristics were examined by analyzing power spectral density of lift and drag at a typical circular tube in the tube bank. Karman vortex street could be seen at the upstream region of tube bank for the case of constant inlet velocity. It could be seen that the Karman vortex street was affected by the change of inlet velocity near the circular tubes for the case with the sinusoidal inlet velocity. It was observed that the unsteady temperature distributions for both inlet velocity conditions had almost the same motion as the flow vorticity behavior. The flow frequency for the case with the constant inlet velocity is 37.25Hz, and that with the sinusoidal inlet velocity, the flow frequency is 18.63Hz, which is equal to the sinusoidal inlet velocity. The mean surface Nusselt number(Nu) for overall heat exchanger tube bank was 1051 for the case with the constant inlet velocity and 1117 for the case with the sinusoidal inlet velocity. From the result of heat transfer analysis, it could be seen that Nu with the sinusoidal inlet velocity showed 6.3% increase than that with the constant inlet velocity.
열교환기 관군에서 덕트 입구의 속도가 일정한 경우와 정현파로 변하는 경우에 대하여 시간에 따라 배관 주위에서 유동 특성과 열전달 특성 규명을 위해 와류 분포와 온도 분포 변화를 비교 분석하였다. 입구 속도가 정현파 변동이 있는 경우에 열교환기 관군에서 대표적인 원관에서 양력과 항력의 power spectral density를 도출하여 유동 변화에 따른 주파수 특성을 살펴보았다. 입구 유속이 일정한 경우는 열교환기 관군의 입구쪽 관군 부근에서 원관 주위 유동에서 관찰 할 수 있는 칼만 와류를 관찰할 수 있었다. 정현파 입구 속도 변동의 경우에서도 입구쪽 관군에서 칼만 와류가 형성되는 것을 관찰할 수 있었고 정현파 입구 속도 변동에 따른 유동 와류 변화를 관찰할 수 있었다. 온도 분포 변화는 일정한 입구 속도 변화의 경우와 정현파 입구 속도변화의 경우 모두 유동 와류 분포에서 관찰한 것과 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 유동 주파수는 일정한 입구 속도의 경우는 37.25 Hz이며 정현파 입구 속도의 경우는 정현파 주파수와 동일하게 18.63 Hz으로 나타났다. 열교환기 배관 전체의 평균 Nu수는 일정한 입구 속도의 경우에는 1051이며 정현파 입구 속도 변동의 경우는 1117로 나타나서 정현파로 입구 속도가 변하는 경우의 열전달이 6.3% 증가하는 것을 알 수 있었다.
