• 한국농업기계학회:학술대회논문집
• /
• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
• /
• pp.103-103
• /
• 2017

증발기의 형태에 따라 수치적 해석을 진행하면서 최적의 효율을 나타낼 수 있는 증발기를 설계하는 것이 중요하다. 증발기의 수치적 해석은 EES 프로그램을 이용하여 진행되었으며, 계산의 검증은 자사의 제품의 성능과 비교하면서 검증하였다. 증발기의 수치적 해석의 구성은 지배방정식과 연속방정식을 이용하여, 냉매의 총괄열전달계수, 관내외벽의 열전도율, 공기의 총괄열전달계수를 이용하여 총괄열전달계수를 계산하였으며, 총괄열전달계수를 이용하여 증발기의 열량을 계산하였다. 증발기의 수치적 해석과 자사 제품 5개의 제품과 비교하였고, 평균적으로 약 10%의 오차율을 보였다. 신뢰성이 확보된 계산식을 이용하여 Fin의 간격, 단위 질량유량, 열 교환 코일 길이, 풍량의 조건을 각각 변동시켜 증발기 열량 비교를 하며 경향성을 고찰하였다. Fin의 간격을 1mm에서 20mm으로 0.5mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 핀 간격이 좁으면 공기 유속이 빨라져 열 교환 효율이 낮아지며, 반대로 넓어지면 냉매 유량에 비해 공기 유량이 많기 때문에 열 교환 효율이 낮아진다. 열 교환 코일 길이를 500mm에서 2400mm으로 50mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 열 교환 코일 길이가 길어질수록 배관의 마찰력과 냉매의 온도 상승으로 인하여 공기 온도와의 온도 차이가 줄어들어 열 교환 효율은 낮아진다. 풍량을 20cmm에서 400cmm으로 10cmm 간격으로 변화 시켰을 경우, 일정 풍량 이상 올라가면 공기 유속이 빨라져서 열량이 낮아지는 경향을 보인다. 질량유량을 3g/sec에서 174g/sec으로 4.5g/sec 간격으로 변화 시켰을 경우, 질량 유량에 따라 비례적으로 열량이 높아지는 경향을 보이다가 일정 질량 유량 이상에서는 공기 풍량에 비해 냉매 유량이 많기 때문에 반비례적으로 열량이 낮아진다. 이처럼 증발기의 설계는 Fin 간격, 열 교환 코일 길이, 풍량, 질량유량 등을 복합적으로 고려하여 증발기 설계를 해야 하며, 저장고의 크기, 부하, 사용목적에 따라 최적화된 증발기를 설계하여야 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권4호
• /
• pp.516-521
• /
• 2014

고점성이며 낮은 표면장력 매체로 구성된 기포탑에서 축방향 국부 열전달 계수와 총괄 열전달 계수에 대해 고찰하였다. 기체공탑유속(0.02~0.10 m/s), 액체 점도($0.1{\sim}0.3Pa{\cdot}s$) 그리고 액체 표면장력($66.1{\sim}72.9{\times}10^{-3}N/m$)이 국부 및 총괄 열전달 계수에 미치는 영향을 검토하였다. 열전달 영역은 기포탑 내부 열원과 기포탑 간의 열전달계로 구성하였다. 즉, 기포탑의 중앙에 수직 열원을 설치하여 내부 열원으로 하였다. 열전달 계수는 주어진 운전조건에서 열원에 제공되는 열량과 내부 열원과 기포탑 간의 온도차를 연속적으로 측정하여 결정하였다. 국부 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 기체 분산판으로 부터의 축방향 거리가 증가함에 따라, 액체의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액상의 점도와 표면장력이 증가함에 따라서는 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속, 액상의 점도와 표면장력의 함수로 상관계수 0.91의 상관식을 얻을 수 있었으며 넛셀 수, 레이놀즈 수, 플란틀 수 그리고 웨버 수의 함수로 상관계수 0.92의 상관식으로 나타낼 수 있었다. $$h=2502U^{0.236}_{G}{\mu}^{-0.250}_{L}{\sigma}^{-0.028}_L$$ $$Nu=325Re^{0.180}Pr^{-0.067}We^{0.028}$$.

• 한국식품과학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.301-305
• /
• 1992

원심식 박막증발기를 이용해 마늘 착즙을 농축한 경우 가열 매체 및 증발온도가 농축비, 총괄열전달계수, 증발속도 등에 대해 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 마늘착즙의 급액속도와 증발온도가 일정할 때 가열증기의 온도가 높을수록 농축비, 증발속도, 및 총괄열전달계수는 증가하였으나, 가열증기의 온도가 $110^{\circ}C$ 이상이 되면 이들 값의 증가가 현저하게 둔화되었다. 증기온도 $100^{\circ}C$ 이하에서는 증발온도가 증가함에 따라 농축비, 증발속도, 총괄열전달계수는 감소하였다. 그러나 그 이상의 온도에서 어느 일정 증발온도까지는 이들 값이 증가하다가 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 급액속도가 일정할 때 증기의 온도와 증발온도와의 차이가 $70^{\circ}C$가 될 때까지는 농축비, 증발속도 및 총괄열전달계수는 모두 증가하였다. 그러나 온도 차이가 $70^{\circ}C$ 이상이 되면 이들 값의 증가가 둔화되거나 감소하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.72-79
• /
• 2017

극한지 천연가스 배관의 운전온도 범위는 가스 공급을 최적화하고 운전동안 극한지 환경에 대한 충격을 최소화하기 위해 기본적으로 제어되어야 한다. 배관에 흐르는 가스의 온도는 Joule-Thomson 효과와 배관과 토양의 열전달에 의존한다. 따라서 본 연구에서는 매설 천연가스 배관의 열전달과 Joule-Thomson 효과를 상세히 고려하였다. 토양온도는 $0{\sim}-20^{\circ}C$, 총괄열전달계수는 $0{\sim}5.5W/m^2K$로 가정하였다. 토양온도와 총괄열전달계수 변화에 따른 배관 길이방향의 가스온도 변화와 압력손실을 동시에 계산하였다. 또한, 본 연구에서는 HYSYS 프로그램을 사용하여 토양온도와 총괄열전달계수에 따른 상변화와 하이드레이트 생성을 예측하였다.

• 에너지공학
• /
• 제23권2호
• /
• pp.217-222
• /
• 2014

일반 가정용 보일러의 열효율을 증진시키기 위해서 콘덴싱 보일러에 부착되는 급기 예열 열교환기의 응축 열전달에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 스테인리스의 표면에 대하여 에칭을 이용하여 표면 거칠기를 부과하였다. 그리고 열전달 성능 평가를 위해 대향유동 열교환기를 폴리카보네이트로 제작하였고 원판과 비교 실험을 수행하였다. 그 결과 에칭 처리한 모든 시편의 총괄열전달계수는 원판에 비해 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 에칭 시간이 60초인 시편에서 평균 15%까지 증가하였다. 그리고 AFM 장비를 이용하여 표면 특성에 대한 분석을 통하여 열전달 증진 요인에 대해 연구하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권3호
• /
• pp.499-504
• /
• 2012

산업현장에서 자주 접하는 액상의 물성인 표면장력이 상대적으로 작은 액상으로 구성된 삼상슬러리 기포탑에서 총괄 열전달 특성을 고찰하였다. 기포탑 내부의 열전달 현상은 기포탑 내부의 수직 열원과 기포탑 간의 열전달계를 구성하여 고찰하였으며 열전달 계수는 정상상태에서 열원표면의 온도와 기포탑 내부의 평균 온도의 차를 측정하여 결정하였다. 기체유속($U_G$), 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율($C_S$) 그리고 연속 액상의 표면장력(${\sigma}_L$)이 기포탑 내부의 총괄 열전달 계수(h)에 미치는 영향을 규명하였다. 기포탑 내부 열원 표면과 기포탑 벌크영역 간의 온도차는 시간의 변화에 따른 온도차 요동을 측정하여 그 평균값으로 결정하였다. 기포탑 내부 열원표면과 기포탑 벌크 영역 간의 온도차 요동은 연속 액상의 표면장력이 감소할수록 진폭이 감소하였으며 온도차의 평균값도 감소하였다. 내부 수직 열원과 기포탑 간의 총괄 열전달 계수는 기체의 유속과 슬러리 상에 포함된 고체입자의 분율이 증가함에 따라 증가하였으며 연속 액상의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 표면장력이 물보다 작은 연속 액상의 기포탑에서 측정된 총괄 열전달 계수는 본 연구의 범위 내에서 실험변수와 무차원군의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제36권8호
• /
• pp.1003-1009
• /
• 2012

열교환기는 에너지전달을 필요로 하는 산업분야에 널리 사용되고 있으며 효율이 좋은 판형 열교환기의 비중이 크게 증가되고 있다. 본 연구는 판형열교환기의 최적설계를 위하여 주요설계인자를 분석하고 방정식을 유도하였으며 상용코드와 비교 분석하였다. 판의 쉐브론각에 따른 열전달계수와 압력강하 설계식을 도입하였으며 각각의 설계식은 레이놀즈 수의 함수로 표현되었다. 이 설계식을 이용해 쉐브론 각이 동일한 판을 사용하였을 경우와 쉐브론각이 다른 두 판을 교차한 경우에 대하여 성능 해석하였으며 상용프로그램의 결과와 비교분석하였다. 성능해석을 한 결과 대류열전달계수는 8%이내, 압력강하는 5%이내의 오차로 만족할 만한 결과를 나타냈다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권11호
• /
• pp.934-939
• /
• 2012

본 연구는 무인항공기의 환경제어계통에 적용되는 PAO-공기 열교환기에 대한 성능검증에 관한 것으로, 계통에 대한 성능분석을 통해 열교환기 성능목표를 설정하고 상세설계와 정밀제작을 통해 목표성능에 부합되는 열교환기를 개발하였다. 개발된 PAO-공기 열교환기의 성능을 입증하기 위해 열교환기의 설계점 외에 다양한 시험조건에 대한 압력손실과 열전달 유용도, 총괄열전달계수 등에 대해 시험을 수행하였다. 수행된 결과를 바탕으로, 무인항공기용 환경제어계통에 적용된 PAO-공기 열교환기의 성능과 특성을 분석하여 개발적합성에 대해 검증하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권1호
• /
• pp.56-62
• /
• 2008

직경이 0.102 m이고 높이가 2.5 m인 삼상 swirling(나선) 흐름 유동층에서 열전달 특성을 고찰하였다. 기체유속($U_G$), 액체유속($U_L$), 유동 입자의 크기($d_p$), 그리고 연속상인 액체의 나선 유도 흐름 액체량의 비($R_S$)가 유동층 내부 열원과 유동층간의 총괄 열전달 계수에 미치는 영향을 검토하였다. 유동층 내부 열원과 유동층간의 열전달 특성은 열원 표면과 유동층간의 온도차 요동 자료의 위상공간 투영과 Kolmogorov 엔트로피 해석으로 고찰할 수 있었으며, 나선 유도 흐름 액체량의 비($R_S$)가 0.1에서 0.4까지 증가할수록 온도차 요동 자료의 위상 공간 투영은 점점 안정되고 규칙성이 증대되는 상태를 나타내고, Kolmogorov 엔트로피 값은 감소하는 경향을 나타내었다. 열원 표면과 유동층간의 온도차 요동 자료의 Kolmogorov 엔트로피 값은 나선 유도 흐름 액체량이 증가함에 따라 최소값을 나타내었다. 열원과 유동층간의 총괄 열전달 계수는 기체 유속 및 유도입자의 크기가 증가함에 따라서 증가하였으나, 액체유속, 층공극률, 나선 유도 흐름 액체량의 비가 증가함에 따라서 최대값을 나타내었다. 내부 열원과 유동층간의 총괄 열전달 계수가 최대값을 나타낼 때의 액체의 유속 조건에서 온도차 요동자료의 Kolmogorov 엔트로피의 값도 최대값을 나타내었다. 삼상 나선흐름 유동층에서 열전달 계수와 Kolmogorov 엔트로피를 실험 변수 및 무차원군의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2006년 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
• /
• pp.105-107
• /
• 2006

유출지하수나 지료수를 열원으로 하는 지열히트펌프의 기초자료로 활용하기 위하여 Pond Loop형 열교환기를 설계, 제작하여 유동이 없는 수조 내에서 수조의 온도가 변화함에 따라 일정한 열교환기 입구온도를 유지하면서 열전달량을 측정하였다. 그 결과 수조를 Heat Source로 사용하는 경우 5,500${\sim}$4,500 kcal/h의 열량이 전달되었고, 수조를 Heat Sink로 사용할 경우 5,200${\sim}$3,500 kcal/h의 열량이 전달되었다. 또한 열교환기 관내 유속이 증가함에 따라 열전달량이 증가하는 경향성을 확인할 수 있었고, 이는 동시에 열교환기 입출구의 차압을 증가시킴을 알 수 있었다. 열교환기의 설계단계애서 사용하였던 열전달관계식으로 구한 총괄열전달계수, U와 실험값을 통해 유추한 U값을 비교 한 결과 실험에 의해 유추된 U값이 24${\sim}$27% 설계치 보다 크게 나타났다. 본 연구를 통하여 유출지하수 뿐만 아니라 하수 및 하천수를 이용한 지열히트펌프의 기초자료를 확보할 수 있었다.