Flow boiling heat transfer coefficients(HTCs) of R22, R134a, R407C, and R410A were measured experimentally for a horizontal plain and a microfin tube. Experimental apparatus was composed of 3 main parts: a refrigerant loop, a water loop and a water-glycol loop. The test section in th refrigerant loop was made of a copper tube of 9.52 mm outer diameter and 1 m length for both tubes. The refrigerant was heated by passing hot water through an annulus surrounding the test section. Tests were performed at a fixed refrigerant saturation temperature of $5^{\circ}C$ with mass fluxes of 100~300 kg/$m^2$s. Test results showed that at similar mass flux the flow boiling HTCs of R134a were similar to those of R22 for both plain and microfin tube. HTCs of R407C were similar to those of R22 for a plain tube but lower than those of R2 by 25~48% for a microfin tube. And HTCs of R410A were higher than those of R2 by 20~63% for a plain tube and were similar to those of R22 for a microfin tube. In general, HTCs of a microfin tube were 1.8~5.7 times higher than those of a plain tube.
관내부로 흐르는 물에 초음파 진동을 가진 하였을 때 관내 열전달이 증진되는 효과를 실험 및 수치해석을 통해 연구하였다 원형관 벽면에서 관내부로 흐르는 물로의 대류 열 전달계수를 초음파 진동이 있을 때 와 없을 때에 측정하였다. 이 결과를 비교함으로써 초음파진동이 전열성능 향상에 미치는 영향을 정량화 하였다. 이러한 현상에 영향을 줄 수 있는 유량과 온도의 범위를 넓히기 위하여 수치해석을 수행하였다. FLUENT 6.1을 이용하여 관내의 유동장과 온도분포를 해석하고 초음파 진동 유무 시 대류 열 전달계수를 평가하였다 연구결과 초음파진동이 강제대류 조건에서 전열성능을 향상시키며 그 영향은 관내를 흐르는 물의 유량에 따라 크게 변한다는 것을 보여주고 있다.
In this study, condensation heat transfer coefficients(HTCs) of R22, R123, R134a and R245fa are measured on both 26fpi low fin and Turbo-C tubes. All data are taken at the vapor temperature of $39^{\circ}C$ with a wall subcooling of $3{\sim}8^{\circ}C$. Test results show that HTCs of the newly developed low vapor pressure alternative refrigerant, R245fa, are $7.8{\sim}9.2%$ and $10.3{\sim}18.6%$ higher than those of R123 for 26fpi low fin tube and Turbo-C tube respectively. For all refrigerants tested, HTCs of Turbo-C enhanced tube are higher than those of 26fpi low fin tube. For the low fin tube, Beatty and Katz's prediction equation yielded 20% deviation for all fluids. The heat transfer enhancement ratio of R245fa on the Turbo-C tube is $5.9{\sim}6.4$ while that of R123 is $5.7{\sim}5.9$. From the view point of environmental safety and condensation heat transfer, R245fa is a long term candidate to replace R123 currently used in centrifugal chillers.
In this study, external condensation heat transfer coefficients (HTCs) of two non-azeotropic refrigerant mixtures of HFC32/HFC152a at various compositions were measured on both 26 fpi low-fin and Turbo-C enhanced tubes, of 19.0 mm outside diameter. All data were taken at the vapor temperature of $39^{\circ}C$, with a wall subcooling of 3~8 K. Test results showed that the HTCs of the tested mixtures on the enhanced tubes were much lower than the ideal values calculated by mass fraction weighting of the pure component HTCs. Also, the reduction of HTCs due to the diffusion vapor film was much larger than that of a plain tube. Unlike HTCs of pure fluids, HTCs of the mixtures measured on enhanced tubes increased, as the wall subcooling increased, which was due to the sudden break-up of the vapor diffusion film with an increase in wall subcooling. Finally, the heat transfer enhancement ratios for mixtures were found to be much lower, than those of pure fluids.
본 연구는 LNG냉열활용을 위해 초저온 열교환시스템을 제작하고 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액을 작동유체로 사용하여 증발 열전달 특성실험을 수행하였다. 초저온 열교환기는 2중관식 열교환기이며, 내부관 지름이 8, 15 mm이며 길이는 6m이다. wire-coil inserts를 사용하여 열전달촉진 성능평가를 수행하였다. 액화질소와 에틸렌-글리콜 수용액의 출입구 온도, 벽면온도, 유량, 압력을 측정하였고, 이를 증발 열전달계수와 누셀트수를 계산하는데 사용하였다. 열전달상관식을 누셀트수, 프란틀수와 등가레이놀즈수의 멱법칙관계로 제안하였고, 그 결과 열전달촉진관이 평활관보다 2.5 ${\~}$ 5.5배정도 열전달이 증가되었다. 이 상관식을 이용하여 LNG냉열이용을 위한 초저온 2중관 열교환기를 설계하였고, 그 결과로 제시하였다.
공기는 열전도 계수가 낮으므로 밀폐공간 내에서 적당한 형태를 형성하여 자연대류 열전달을 촉진 시키다면 태양열 집열기로서 건물 난방에 이용할 수 있고, 또 자연대류가 일어나지 않도록 유동을 억제 시킨다면 매우 훌륭한 단열재로 사용할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 건물벽 구조에 따라 내 외벽 사이에 단순 사각 밀폐공간을 형성하여 외벽의 가열부와 내벽의 방열부의 위치를 변화시켜 가며 수치해석을 수행하여 최대 난방 및 단열효과를 얻을 수 있는 새로운 대체 건물벽 개발에 관한 기초 설계 자료를 제시하고자 한다. 연구 결과 부력에 의한 driving force를 얻기 위해서는 방열부가 가열부보다 항상 위쪽에 위치하고 크기는 전체 높이의 1/2 이하일 때 열전달이 촉진됨을 알았다.
In this study, external condensation heat transfer coefficients (HTCs) are measured on a low fin tube and Turbo-C tubes at the saturated vapor temperature of $30^{\circ}C$, $39^{\circ}C$, and $50^{\circ}C$ for R22, R410A, R407C and R134a with the wall subcooled at $3{\~}8^{\circ}C$. The HTCs of all refrigerants decreased as increasing the saturation temperature from $30^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$. This trend is due to better thermodynamic properties of the liquid phase at low temperature Beatty and Katz's prediction yielded a $20.0\%$ deviation for the low fin tube data. The heat transfer enhancement factors for the 26 fpi low fin tube and Turbo-C tubes are 4.0${\~}$5.5 and 3.0${\~}$8.1 respectively for the refrigerants tested. Finally the performance of Turbo-C tube is better than that of the low fin tube.
Experimental condensation and evaporation heat transfer coefficients were measured in a horizontal smooth tube and a horizontal micro-finned tube with HFC-134a. The test sections are straight, horizontal tubes with have a 9.52mm outside diameter and about 5000mm long. The micro-finned tube had 60 fins with a height of 0.12mm and a spiral angle of 25.deg.. The condensation test section was a double-pipe type with counter flow configuration. The evaporation test section employed an electic heating method. Enhancement factors which is defined as a ratio of the heat transfer coefficient for micro-finned tube to that for smooth tube, varied from 1.3 to 1.6(mass flux:110~190kg/m$^{2}$s) for condensation and 1.2 to 1.5 (mass flux:70~160kg/m$^{2}$s) for evaporation. The experimental data of condensation and evaporation heat transfer coefficients were compared to several empirical correlations. Based on these comparisons, modified correlations of the condensation and evaporation heat transfer coefficient for both smooth and micro-finned tubes were proposed.
이차원(二次元) 충돌공기분류계(衝突空氣噴流系)에서 흐름방향과 수직(垂直)이 되게 설치한 평판전열면(平板傳熱面) 전방(前方)에 난류촉진체(亂流促進體)인 정4각(正4角) 로드군(群)(로드폭=4mm, 로드피치=50mm)을 설치하고 로드와 전열면(傳熱面)사이의 간극(間隙)(C=1, 2, 4, 6mm), 노즐출구와 전열면간(傳熱面間) 거리(H/B=2, 6, 10, 14) 및 Re수($Re=6.410{\times}10^3{\sim}5.769{\times}10^4$)를 변화시켜 실험한 결과, 평판(平板)에서 열전달계수(熱傳達系數)의 감소율이 큰 영역에서도 로드를 설치하므로써 높은 열전달계수(熱傳達係數)를 얻을 수 있었으며, 실험범위내의 Re수와 H/B에 대하여 열전달계수(熱傳達係數)가 최대(最大)가 되는 최적간극(最適間隙)은 C=1mm이고, 최대(最大) 열전달증진율은 H/B=2, C=1mm에서 로드를 설치하지 않은 평판(平板)보다 약 43% 증진한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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