Aluminum plate heat exchanger, rotary wheel heat exchanger, and heat pipe heat exchanger have been used (or ventilation heat recovery in the air-conditioning system. The purpose of this research is to develop high efficiency plastic plate heat exchanger which can substitute aluminum plate heat exchanger. Because thermal conductivity of plastic is quite small compared to that of aluminum, various heat transfer enhancement techniques are applied in the design of plastic plates. Five types of heat exchanger model are designed and manufactured, which are plate type, plate-fin type, turbulent promoter type, corrugate type, and dimple type. Thermal performance and pressure loss of each heat exchangers are measured in various operating conditions, and compared each other. Test results show that heat transfer performance of corrugate type, turbulent promoter type, and dimple type are increases about $43\%$, $14\%$, and $33\%$ at the equivalent fan power compared to those of plate type, respectively. On the other hand, the heat transfer performance of plate-fin type decreases $9\%$ because fins can not play their own role.
Plastic plate heat exchangers have many advantages over the conventional heat exchangers such as aluminum plate heat exchangers, rotary wheel heat exchangers and heat pipe heat exchangers which have been used for ventilation heat recovery in the air-conditioning systems. In the present study, pressure drop and heat transfer characteristics of plastic plate heat exchangers are investigated for various design parameters and operating conditions which affect the performance of the plastic plate heat exchangers. In flat plate type heat exchanger, material thickness and channel height of heat exchanger are considered, and corrugate size and heat transfer area are considered in case of corrugate type heat exchanger. Pressure drop and effectiveness of the corrugate type heat exchanger increase as the corrugate size decreases.
An experiment was carried out to investigate the effect of a coolant circuit arrangement on the heat transfer and air pressure drop of a fin-tube sensible heat exchanger with the corrugated fin surface. The air inlet temperature was set to $23^{\circ}C$,the relative humidity to 50% and the air inlet flow rate to 20, 22, $25m^3/min$, respectively. while the coolant temperature was set to $7^{\circ}C$, and the coolant mass flow rate to 10, 16, 22kg/min, respectively. Experiment showed that the exchanger having a diameter of 12.7mm with parallel circuit does better performance in sensible heat transfer and air pressure drop than those three of diameter of 12.7mm with a series circuit and that with diameter of 15.88mm with a parallel circuit.
The effect of inclination angle on the heat transfer and pressure drop characteristics of brazed aluminum heat exchangers is experimentally investigated. Three samples having different fin pitches (1.25, 1.5 and 2.0 mm) were tested. Results show that heat transfer coefficient is not affected by the inclination angle. However, the friction factor increases as the inclination angle increases with negligible difference between the forward and backward inclination. Both the heat transfer coefficient and the friction factor are the smallest at $P_f$=1.5mm, followed by $P_f$=2.0mm and 1.25mm. Possible explanation is provided considering the louver layout. Comparison with existing correlations is also mad.
In order to control indoor air quality and save energy, it is needed to install a suitable ventilation system equipped with heat exchanger for heat recovery The purpose of this research is to find the factors affecting the performance of paper heat exchanger for exhaust heat recovery, which can be applied directly to the conventional ventilation unit, air-purifier, and air-conditioning system. In this study, thermal performance and pressure loss of the paper heat exchanger are measured and compared at various operating conditions. The effectiveness of sensible, latent and total heat at the face velocity of 0.75 m/s are $77\%,\;47\%\;and\;57\%$ in the cooling condition and $77\%,\;59\%,\;and\;\%$ in the heating condition, respectively. The effectiveness for sensible heat is only affected by velocity. On the other hand, the effectiveness for latent heat is affected. by temperature and relative humidity.
In order to investigate forced convection heat transfer due to the wind from the inner surface of a cavity receiver for a parabolic dish type solar energy collecting system, a two-dimensional rectangular cavity receiver is prepared and installed in a wind tunnel. The convection heat transfer coefficient of the inner surface of the receiver is dependent on the direction and the velocity of the wind. The attack angle of the cavity and the air velocity in the tunnel are controlled in a wide range so that the effects of the attack angle and the wind velocity on the heat transfer coefficient can be studied. The skirt is installed at the aperture of the cavity in order to reduce convective heat loss. The effects of the length and the installation angle of the skirt on convection heat transfer of the cavity are tested. It is found that convection heat loss can be significantly reduced by installing the skirt. Also, it is known that heat transfer from the cavity can be minimized if the angle of the skirt is $90^{\circ}$ to the outer surface of the cavity.
The reactivity controlled compression ignition (RCCI) is the technology that provides two different types of fuel to the combustion chamber with the advantage of significantly reducing particulate matter and nitrogen oxides emissions. However, due to the characteristics of lean combustion, combustion efficiency is worsened. The conventional type of pistons for conventional diesel combustion (CDC) has mostly been used in the researches on RCCI. Because the pistons for CDC are optimized to enhance flow and target spray, the pistons are unsuitable for RCCI. In this study, a piston that is suitable for RCCI is designed to improve combustion efficiency. The new piston was designed by considering the factors such as squish geometry, bowl depth, and surface area. The experiment was carried out by fixing the energy supply to 0.9kJ/cycle and 1.5kJ/cycle respectively. The two pistons were quantitatively compared in terms of thermal efficiency and combustion efficiency.
전열량을 늘리는 손쉬운 방법은 전열면적을 크게 하는 것이다. 본 연구에서는 세로와 가로 방향 튜브 핏치의 비(Pt/Pl)가 1.03인 광폭 루버 핀 시료의 습표면 j와 f 인자를 실험을 통하여 구하고 Pt/Pl=0.6인 일반 루버 핀 시료와 비교하였다. 동일 소비동력에서 광폭 루버 핀 시료의 전열성능이 일반 루버 핀 시료보다 1열에서 평균 16%, 2열에서 평균 29%, 3열에서 평균 38% 크게 나타났다. 이 증가량은 핀 면적의 증가량 (2.17배)에 비하면 현저히 작은데 이는 광폭 루버 핀 시료의 열전달계수와 핀 효율이 일반 루버 핀 시료의 값들보다 작기 때문이다. 핀 핏치가 j와 f 인자에 미치는 영향이 크지 않았다. 또한 튜브 열수가 증가할수록 j와 f 인자는 감소하였다. 실험 데이터를 기존 상관식과 비교하였다.
열저장소 내 열성층화는 에너지저장 시스템의 효율을 향상시키고 수요 발생시 더 많은 유효에너지를 공급하기 위해 필수적인 기술이다. 일반적으로 저장소의 종횡비(폭에 대한 높이의 비)와 크기에 따라 열성층도가 달라지는 것으로 알려져 있다. 본 논문은 열수 저장을 위한 암반공동의 종횡비와 저장용량이 저장공동 내 열성층화와 외부로의 열손실에 미치는 영향을 조사하는 데 연구 목적이 있다. 이를 위해 전산유체역학 코드인 FLUENT를 이용하여 암반공동의 종횡비와 저장용량에 따른 열전달 시뮬레이션을 수행하였다. 성층도 정량화 지수를 이용하여 시간경과에 따른 열성층화의 변화를 분석하였으며, 저장공동 외부로의 열손실을 평가하였다. 분석 결과, 종횡비가 증가함에 따라 공동 내 열성층화가 향상되는 경향을 보였으나, 종횡비 3-4 이상부터는 이러한 영향이 크지 않은 것으로 분석되었다. 저장용량이 작은 암반공동에 비해 용량이 큰 암반공동에서 상대적으로 긴 시간 동안 열성층화가 높게 유지되는 것으로 분석되었으나, 종횡비 증가에 따라 저장용량이 다른 공동들간의 성층화 차이가 줄어드는 경향을 나타냈다. 암반공동의 종횡비가 커질수록 공동의 표면적이 늘어나 종횡비의 증가에 따라 주변 암반으로의 열손실이 증가하는 경향을 보였으며, 단위 저장용량을 줄여 소규모 다중공동을 적용하는 경우, 총 저장용량이 동일한 단일공동에 비해 전체 열손실량이 증가하는 것으로 분석되었다.
최근 녹색뉴딜혁명으로 새로운 청정에너지원의 활용이 요구됨에 따라, 철로나 도로같은 생활주변의 사회기반시설에서 발생되는 열 에너지의 하베스팅 가능성을 검증하기 위해 도시 및 생활주변에서 느껴지는 뜨거운 열과 온도를 열전현상을 이용한 Bi-Te계열의 열전소자를 통해 열-전기변환 가능성을 확인하고, 도시산업 기반시설의 열원 및 주변환경변화를 고려한 실험을 통해 발생되는 전기적 특성을 확인하여, 도시에서 무의식적으로 폐기되고 있는 열에너지의 효율적인 활용방안에 대하여 모색하였다. 아스팔트 포장도로나 콘크리트 구조물등의 사회기반시설에서 발생 가능한 열원의 온도차를 열전소자 양단에 공급하고, 열전달 방법과 재료 공급시간 등을 변수로 하여 발생하는 전기적 특성을 측정한 실험결과 $70^{\circ}C$의 온도차와 $1m^2$의 면적에서 약 20.82W의 전력을 얻을 수 있음을 확인함으로써 열에너지 회수 가능성을 검증하였고, 산업기반시설에서 발생하는 열원의 온도변화율 및 변환면적이 열-전기변환에 있어서 가장 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인하였다. 또한 효율적인 열전 발전을 위해서는 열전소자 자체의 변환효율성능의 향상과 더불어 열에너지원의 열손실 감소, 열보존율 향상 등의 활용방법을 통해 효율적이고 지속적인 열전 발전의 가능성이 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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