• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.130.2-130.2
• /
• 2011

The application of solar energy in residential building is general and natural in today. And application methods of solar thermal energy is divided in two kind of form, single evacuated tube and flat-plate form. Then in this study, the efficiency of single evacuated tube and flat-plate system is compared by total and effective area considering the time receiving the solar radiation between 24 hours and the specific time(10:00~15:00). As a result of the experiment, single evacuated tube and flat-plate collector's efficiency is varied by the quantity of solar radiation. And especially, the flat-plate system is more affected by outdoor temperature. Therefore the application of solar thermal system should be considered the solar radiation and outdoor temperature.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권4호
• /
• pp.316-323
• /
• 2013

평판형 태양열 집열기의 성능을 향상시키기 위하여 다양한 형태의 형상과 크기의 인공 거칠기가 가장 일반적이고 효과적으로 사용된다. 본 연구에서는 다양한 형상의 립을 삽입한 사각 채널에서의 열전달 특성 및 압력강하에 대하여 수치해석을 수행하였다. 사각 채널의 윗 평판에 일정한 열유속을 가하였다. 삽입된 립의 형상은 rib $90^{\circ}$, groove $90^{\circ}$, groove $60^{\circ}$, baffle $90^{\circ}$, baffle $60^{\circ}$, wave $90^{\circ}$, wave $60^{\circ}$ 모델이다. 작동유체는 공기이며 Reynolds 수는 3200~17800의 범위이다. 다양한 형태의 립 형상에 따른 시스템의 성능을 예측하기 위하여 Nusselt 수와 마찰인자를 고찰하였다. 모든 형태의 립에서 속도가 증가할수록 Nusselt 수와 압력강하는 증가하였다. 열전달 향상과 압력강하가 가장 높은 모델은 baffle $90^{\circ}$ 모델이지만, 열전달 특성과 압력강하를 고려하여 나타낸 성능계수에서는 groove $60^{\circ}$ 모델이 가장 크게 나왔다. 따라서 평판형 태양열 집열기에서는 열전달 향상과 압력강하를 항상 동시에 고려한 설계가 필요하다.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제10권1호
• /
• pp.24-38
• /
• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.143-148
• /
• 2007

It is essential to know the flow characteristics at the risers of Flat-plate solar collector for optimum design. For flat-plate solar collector, it is difficult to experimentally study the effect for the number of riser in the collector for the economic problem. So, this study was performed to show the flow characteristics of flat-plate solar collector with the number of riser using commercial code FLUENT 6.0. The base collector size is chosen with $2\;m^2$ as 1m by 2m in this study, the mass flow rate was estimated 0.04 kg/s using the mass flow rate of 0.02 kg/s per collector area for the certificate test. The number of riser is selected 4, 6, 8, 10, 12, and 14. Through the simulation, the conditions with the risers of 10 or 12 is shown as the optimum design conditions for conventional flat-plate solar collector considering lower pressure drop and more uniformly distributed mass flow rate for higher heat transfer rate without considering heat transfer.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제34권6호
• /
• pp.57-65
• /
• 2014

Solar energy has attracted wide attention as a promising renewable energy source. The goal of this paper is to estimate the dynamic performance of solar flat plate collector system according to the weather conditions and the capacity of heat storage tank. This study provides a detailed description of the modeling methods and materials of the system. The effects of the daily clearness index and the volume of the heat storage tank on the hourly and daily performances of the system are numerically investigated. Special attention is focused on the important system variables including the solar insolation on the collector surface, useful energy, heat loss at the collector, and collector efficiency.

• 설비공학논문집
• /
• 제28권11호
• /
• pp.458-465
• /
• 2016

The purpose of this research is to improve the thermal effiency of solar collector and to quantitatively analyze its performance. Solar thermal systems have been limited to water heating systems mainly using low-temperature range. However, through diverse developments, the application has been extended to medium- and high-temperature fields such as solar heating, solar air conditioning, and solar thermal industrial process. Among the diverse research, this research is specially focusing on enhancement of the thermal performance by minimizing the heat loss coefficient of flat plate solar collectors. In order to do it, a front-side glazing material and a back-side insulation material with high insulated structure is proposed and based on computational analysis, the performance of energy collecting volume of the proposed solar collector is analyzed. The research shows that the proposed structure has the excellent performance at medium- and high-temperature range. therefore, it is expected that the proposed structure can easily replace existing technologies.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제17권5호
• /
• pp.1237-1245
• /
• 1993

본 연구에서는 그 동안 본 실험실에서 태양열 집열기용으로 개발한 에탄올 열파이프를 집열판에 설치하여 집열기 모델을 설계 제작하였다. 그리고 실제 태양 복사하에서 집열기의 집열과 열이송과정에 대한 특성을 검토함으로써 열파이프의 적 응성을 확인하였다. 특히 열파이프의 시동 및 작동상태, 집열판내의 열유동과정 그리고 집열기의 집열효율에 관하여 고찰하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제30권6호
• /
• pp.28-33
• /
• 2010

Solar collectors to be applied are mainly flat-plate or vacuum tube collector which is used for hot water supply of house because of low heat value and low temperature. There are a necessity to expand applicable scope of solar collector into the industrial process heat source and air conditioner for coping with renewable energy policy of government and industrial trend. This study is to analysis the performance of PTC solar collector of concentrating type and flat-plate of non-concentrating. For this, temperature difference and heating value as insolation of air outside is measured from these two collectors mounted on 2-axial solar tracking system. It is investigated that temperature profile obtained from PTC solar collector is uniform and collecting heat per unit area is 6.8kcal/$m^2$ min which is about 3 times with compare to flat-plate collector of 2kcal/$m^2$min. Also the amount of heat to be produced from PTC solar collector is 3 Mcal/$m^2$ which is about 2 times with compare to flat-plate collector of 1.5Mcal/$m^2$ as a result of operating these two collectors during one month. Therefore, it is obtained that heat collecting performance of PTC solar collector is superior to flat-plate.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권5호
• /
• pp.453-460
• /
• 2013

평판형 태양열 집열기의 효율을 높이기 위한 방법으로 열전달 향상 장치의 삽입, 표면 거칠기의 변화 등 다양한 방법들이 알려져 있다. 본 연구는 실험을 통해 다양한 열전달 향상 장치를 제작하고 이를 덕트에 삽입해 실험을 수행하였다. 실험은 기본적으로 덕트 윗 평판에 일정한 열유속을 가하였고, 삽입된 모델은 매끈한 덕트 형상(Base case)과 Chamfered rib $10^{\circ}$, Chamfered rib $20^{\circ}$, Rib & Groove, Rib & Dimple 모델이다. 실험은 Reynolds 수가 2,300~22,000의 범위에서 이루어졌으며 이는 난류영역에 해당한다. 열전달 향상 장치를 삽입하면 면적의 증가와 2차 유동으로 인하여 열전달이 향상되고, Reynolds 수가 증가할수록 열전달이 향상되었으며 압력강하도 증가하였다. 열전달 측면에서는 Rib & Dimple 모델이 열전달 향상 효과가 가장 좋았으며, 압력강하는 Chamfered rib $10^{\circ}$ 모델이 가장 낮았으며, 성능계수 측면에서도 Chamfered rib $10^{\circ}$ 모델이 가장 높은 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
• /
• 제40권6호
• /
• pp.46-56
• /
• 1998

This study was performed to investigate thermal performances of two different types of flat-plate solar collector systems; natural circulation system and forced circulation system. Conclusions obtained from this study are summarized as follows; 1) In the natural circulation system, the total heat amounts retrieved by starting recovery soon after sunrise were ranged from 10.28 to 17.20MJ/m$^2$, while the total heat amounts retrieved by starting recovery after sunset were ranged from 5.31 to 10.77MJ/m$^2$. 2) The collector efficiency in natural circulation system were ranged from 51.1% to 54.1% when the collected heat was retrieved after sunrise and were 65.8~78.0% when the collected heat was retrieved soon after sunset. 3) According to the regression analysis between fluid flow rates and fluid temperature difference at inlet and outlet of collector pipe, there was high regressive corelations with regression coefficient, r, of 0.982. 4) The collector efficiencies estimated for forced circulation system were 73.1~88.6%, and 78.4~94.8%, and 64.2%~74.5%, respectively when fluid circulation rates were 4.2 l/min, and 7.0 l/min, respectively.