Performance Prediction of Heat Regenerators with using Spheres: Relation between Heat Transfer and Pressure Drop

Heat regenerator occupied by regenerative materials improves thermal efficiency of regenerative combustion system through the recovery of heat of exhaust gaset. By using one-dimensional two-phase fluid dynamics model, the unsteady thermal flow of heat regenerator with spherical particles, was numerically simulated to evaluate the heat transfer and pressure drop and thereby to suggest the parameter for designing heat regenerator. It takes about 7 hours for the steady state of the flow field in regenerator, in which heat absorption of regenerative particle is concurrent with the same magnitude of heat desorption. The regenerative particle experiences small temperature fluctuation below 10 K during the reversing process. The performance of thermal flow in heat regenerator varies with inlet velocity of exhaust gas and air, configuration of regenerator (cross-sectional area and length) and diameter of regenerative particle. As the gas velocity increases, the heat transfer between gas and particle enhances and with the increase the pressure losses. As particle diameter decreases, the air is preheated higher and the exhaust gases are cooled more with the increase of pressure losses.

구형 축열체를 사용한 축열기의 성능예측: 압력손실과 열전달의 관계

본 연구에서는 배가스의 현열회수를 통해 연소기기의 열효율을 향상시키는 축열연소시스템에서 구형축열체를 이용한 축열기내 열유동을 해석할 수 있는 수치해석 코드를 개발하였다. 이를 통해 축열기내 비정상 열유동을 해석하고 축열기 길이를 포함한 축열기 형상과 축열체 구경에 따른 배열회수와 압력손실의 관계를 파악해 보았다. 수치해석은 1차원 2상 유체역학 모델을 도입하여 MacCormack방식으로 해를 얻었으며, 실험적 경향과 일치함을 알 수 있었다. 개발된 수치코드를 통해 얻은 결론은 축열기 길이가 길고 입자구경이 작으며 축열기내 유체 유속이 빠른 경우에 많은 배열을 회수할 수 있으나 압력손실이 커짐을 알 수 있었다.