The cooling heat transfer coefficient of $CO_2$ (R-744) for tube and coil diameter (CD), inclined angle of tube and coil pitch of inclined helical coil type copper tubes were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45 and 4.55 mm inner diameter (ID). The refrigerant mass flukes were varied from 200 to 800 [$kg/m^2s$] and the inlet pressures of gas cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in inclined helical coil tube with 2.45 mm ID are $5{\sim}10.3%$ higher than those of 4.55 mm. The heat transfer coefficients of 41.35 mm CD are $8{\sim}32.4%$ higher than those of 26.75 mm CD. Comparison between $45^{\circ}\;and\;90^{\circ}$ of coil angle, the heat transfer coefficients of $45^{\circ}$ are higher than those of $90^{\circ}$. For coil pitch of gas cooler, the heat transfer coefficients of inclined helical coil gas cooler with coil pitch of 5 mm are similar to those of 10 and 15 mm.
The steady three-dimensional computational thermal flow analysis using standard k-${\varepsilon}$ turbulence model was carried out to investigate the heat transfer characteristics of a cabin cooler for a commercial vehicle. The heat exchanging method of this cabin cooler is to use the cooling effect of a thermoelectric module. In view of the results so far achieved, the air system resistance of a cabin cooler is about 12.4 Pa as a static pressure, and then the operating point of a cross-flow fan considering in this study is formed in the comparatively low flowrate region. The air temperature difference obtained from the cold part of an thermoelectric module is about $26^{\circ}C$, and the cooling water temperature difference obtained from the hot part of an thermoelectric module is about $3.5^{\circ}C$.
The objectives of this study are to present a proper mathematical model for a thermoelectric cooler equipped with the spacer and to investigate the effect of its geometries by heat transfer analysis. In order to enhance the efficiency of the thermoelectric cooler, the spacer is inserted between TEM (thermoelectric module) and cold plate. The theoretical results show that the COP (coefficient of performance) increases nonlinearly as high as 0.63 with increasing the depth of spacer and the depth of TEM and with decreasing the area of insulator.
The heat transfer coefficient and pressure drop during gas cooling process of carbon dioxide in a horizontal tube were investigated. The experiments were conducted without oil in the refrigerant loop. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flowmeter, an evaporator, and a gas cooler(test section). The main components of the water loop consist of a variable-speed pump, an isothermal tank, and a flowmeter. The gas cooler is a counterflow heat exchanger with refrigerant flowing in the inner tube and water flowing in the annulus. The test section consists of smooth, horizontal stainless steel tube of the outer diameter of 9.53mm and of the inner diameter of 7.75mm. The length of the test section is 6m. The refrigerant mass fluxes were 200∼300kg/(m2$.$s) and the inlet pressure of the gas cooler varied from 7.5㎫ to 8.5㎫. The main results were summarized as follows : Pressure drop of CO2 increases with increasing gas cooler pressure. The friction factors of CO2 in a horizontal tube show a relatively good agreement with the correlation by Blasius. The heat transfer coefficient of CO2 in transcritical region increases with decreasing gas cooler pressure and decreasing mass flux of CO2. Most of correlations proposed in a transcritical region showed significant deviations with experimental data except for those predicted by Gnielinski.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권2호
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pp.259-266
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2010
다중관식 헬리컬 코일형 가스냉각기내 $CO_2$의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고 그 결과를 실험값과 비교하였다. $CO_2$와 냉각수의 유량은 각각 0.06~0.075 kg/s이고, 가스냉각기의 냉각압력은 8~10 MPa이다. 초임계 $CO_2$의 냉각시의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고, 이때 냉매측 열전달과 압력강하식은 각각 Gnielinski와 Dittus-Boelter 식을 사용하였다. LMTD법으로 예측한 값과 실험값을 비교한 결과, $CO_2$의 열유량과 압력강하는 상대적으로 좋은 일치를 보였다.
The syngas produced from coal gasification is cooled down for gas cleaning by a syngas cooler that produces steam. Due to the presence of fly slag in the syngas, erosion, slagging and corrosion especially in the upper part of the syngas cooler may cause major operational problems. This study investigates the flow, heat transfer and particle behaviors in the syngas cooler of a 300MWe IGCC plant by using computational fluid dynamics. For various operational loads and geometry, the gas and particle flows directly impinged on the wall opposite to the syngas inlet, which may lead to erosion of the membrane wall. In the evaporate channels inside the syngas cololr, the particle flows were concentrated more on the outer channel where slagging becomes more serious. The heat transfer to the wall was mainly by convection which was larger on the side wall below the inlet level.
It has been argued that the use of plastics can cause problems during design and manufacture owing to their low strength, relatively poor thermal conductivity and large thermal expansion. However, the advantages of plastics e.g., corrosion resistance, low cost, curtailment of weight, design flexibility etc., can compensate abundantly for the disadvantages. This study analyzes and compares the heat transfer performance characteristics of automotive compact oil cooler composed of plastic tube bundle with conventional metal oil cooler on the same core area basis as diameter, tube thickness, number of tube or tube arrangement varies. The performance analyses are accomplished by use of computational fluid dynamics program Fluent 6.2, which is verified and compared with the results of performance tests. The result of analyses is coincided with that of experiments. Flow pattern at air side according to tube arrangement is dominant factor which affects heat dissipation in case of similar total heat transfer surface area.
The purpose of this analytic study is to design and examine an efficient hydrogen liquefaction cycle by using a pre-cooler. The liquefaction cycle is primarily comprised of a pre-cooler and a refrigerator. The fed hydrogen gas is cooled down from ambient temperature (300 K) to the pre-cooling coolant temperature (either 77 K or 120 K approximately) through the pre-cooler. There are two pre-cooling methods: a single pre-coolant pre-cooler and a cascade pre-cooler which uses two levels of pre-coolants. After heat exchanging with the pre-cooler, the hydrogen gas is further cooled and finally liquefied through the refrigerator. The working fluids of the potential pre-cooling cycle are selected as liquid nitrogen and liquefied natural gas. A commercial software Aspen HYSYS is utilized to perform the numerical simulation of the proposed liquefaction cycle. Efficiency is compared with respect to the various conditions of the heat exchanging part of the pre-cooler. The analysis results show that the cascade method is more efficient, and the heat exchanging part of the pre-coolers should have specific UA ratios to maximize both spatial and energy efficiencies. This paper presents the quantitative performance of the pre-cooler in the hydrogen liquefaction cycle in detail, which shall be useful for designing an energy-efficient liquefaction system.
A study has been conducted to develop an aluminum EGR cooler for the LPL EGR system of a diesel engine. Aluminum has a much lower density and thermal conductivity that is about 12 times or more than that of stainless steel, so it is advantageous for use in an EGR cooler for weight reduction and cooling performance effects. A design process has been carried out to ensure heat dissipation performance in a restricted space to investigate the geometric parameters and satisfy the requirements for pressure drops at both fluid sides. The tubes of exhaust gas have been designed as extruded tubes. An aluminum EGR cooler consisting of extruded tubes entails a simpler manufacturing process compared to a stainless steel EGR cooler with conventional heat transfer fins. A prototype has been manufactured from the final model selected through the design process. The performance of the aluminum EGR cooler was evaluated and compared with that of the conventional one. The weight of the aluminum EGR cooler is reduced by 22.9%, while performance is significantly improved.
The purpose of this study is to investigate the performance of a transcritical cycle for hot water heating using $CO_2$ as a working fluid. Some of the main parameters that affect the practical performance of the $CO_2$ system are discussed; the performance on the variation of refrigerant charge, changes in flow conditions of secondary fluids, and that with or without internal heat exchanger, The experimental results show that the optimum charge is approximately the same for various mass flow rates of the secondary fluid at gas cooler. The experimental results on the effect of secondary fluids are in general agreement with the experimental results of transcritical cycle in the open literature and show similar trend for conventional subcritical vapor compression cycles. The heat exchanger effectiveness increases with an increase of the heat exchange area of the internal heat exchanger regardless of the mass flow rate at the gas cooler.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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