Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제31권6호
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pp.699-706
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2007
The cooling heat transfer coefficient and pressure drop of $CO_2$(R-744) in helical coil 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 4.55mm inner diameter The refrigerant mass fluxes were varied from 200 to $600 [kg/m^2s]$ and the inlet pressures of 9as cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in helical coil tubes increase with the increase of mass flux and gas cooling pressure of $CO_2$. The pressure drop of $CO_2$ in the gas cooler shows a relatively food agreement with those Predicted by Ito's correlation developed for single-phase in helical coil tubes. Though a few correlation available with the data. the local heat transfer coefficient of $CO_2$ agrees well with those presented by Pitla et al. among the predictions. However at the region near pseudo-critical temperature. the experiment data indicate higher values than the Pitla et al. correlation.
To make compact evaporator, experiments that show characteristics of evaporating heat transfer and pressure drop in the helically coiled small diameter tube were taken in this research. The experiments were performed with HCFC-22 in the helically coiled small diameter tube; inner diameter=1.0(mm), tube length=2.0(m), and curvature diameter=31, 34, 46.2(mm). The experiments were also carried out with the following test conditions; saturation pressure=0.588(MPa), mass velocity=$150{\sim}500(kg/m^2s)$, and heat flux=$1{\sim}5(kW/m^2)$. The experiment results are that the empirical correlation to predict heat transfer coefficient for single phase flow in helically coiled small diameter tube was obtained. It was found that dry-out is occurred at low-quality region for evaporation heat transfer because of breaking of annular liquid film. The friction factor of single phase flow of helically coiled tube was agreed with Prandtl's correlation. Finally, It was proposed for correlation that can precisely predict the friction factor of two phase flow of helically coiled tube.
유동층을 열교환기에 응용하기 위한 시도로 알루미나 입자를 유동입자로 하는 수직 이중관식 유동층형 열교환기에서 내관으로 평활관과 핀관(종형핀)을 사용하는 경우에 각각의 열전달효과를 비교, 검토하였다. 본 실험에서는 평균직경이 $0.41{\sim}0.77mm$ 범위의 4종의 알루미나 입자를 사용하였으며, 초기충진높이는 50mm($H_o/H=0.083$)에서 250mm($H_o/H=0.417$)의 범위로 하였다. 입자의 크기와 초기 충진높이 및 유동화속도가 열전달계수에 미치는 영향을 검토하고, 단상강제대류형 열교환기와 열전달효과를 비교한 결과, 평활관을 사용하는 경우에는 7.8배, 핀관을 사용하는 경우에는 12.9배의 전열증진효과가 있었다. 또 유동층에서는 유동화속도가 증가함에 따라 열전달계수는 최대값을 보인후 다시 감소하는데, 이때의 Nu수 및 Re수와 Ar수의 무차원 관계식을 구하였다.
2 상 유동장에 놓인 열 교환기 튜브에 작용하는 점성 감쇠비와 압착막 감쇠비를 예측하기 위한 해석 모델이 개발되었다. 열 교환기 튜브에 작용하는 유동유발진동을 해석하기 위하여 감쇠에 대한 정보가 요구된다. 열 교환기 튜브에서 가장 중요한 에너지 소산 기구는 튜브와 지지물과 같은 구조물과 액체 사이의 동적 작용에 연계되어 있다. 본 모델은 1997 년 발표된 근사모델에 근거하고 부가질량계수를 고려하여 개발되었다. 어림적 해석모델은 동심환 내에서 진동하는 내부 실린더에 작용하는 수력학적 힘을 계산하기 위하여 개발되었다. 점성력을 포함한 수동력은 높고 혹은 낮은 진동 레이놀드 수에 따라 개발된 두 가지 모델을 사용하여 각각 계산할 수 있다. 관군과 지지대에서의 상당 직경과 침투깊이는 관군에 작용하는 점성 감쇠력과 지지대에서의 압착막 감쇠력을 각각 계산하는데 매우 중요한 변수이다. 2 상 유동의 기공률을 계산하기 위하여 균질모델이 사용되었다. 본 모델을 검증하기 위하여, 모델의 해석결과는 기존의 이론으로 구한 결과와 비교하였다. 본 모델을 사용하여 점성 감쇠비와 압착막 감쇠비를 어림적으로 구할 수 있음을 보였다.
Seoul Metro has operated the air cooling equipment established in a machine room of a station building to improve our services focused on our customers who use Seoul Metro during the summer season. However, a new set of problems has arisen with the cooling tower to support a heat exchange of cooling water. One of them is loss of efficiency in the air conditioner. The leading cause of this problem is that we use an underground type of the cooling tower. As the machine room of a station building is located in the underground of inner city because of the nature of the subway, it is difficult to establish the cooling tower on the ground. The underground structure of the No. $1{\sim}4$ subway line is unsuitable for the location requirements of the underground type of the one because it has a limited space to set up the air cooling equipment, for example, the cooling tower and a ventilating opening. As a result of such an unfavorable condition, the cooling tower doesn't work efficiently and the warmth of cooling water because of insufficiency of a heat exchange and a refrigerator's technical obstacle such as a high-temperature and a high-pressure has arisen. Accordingly, the efficiency of the air conditioning is getting lower and lower. Another problem is too wasteful with water. Each station uses the water over 30 tons every day with waterworks to replenish the cooling tower such as a evaporation, a scattering and a distribution of water. Nevertheless, the more an air conditioner increase, the more the use of water supply increase. For this reason, we can't help wasting an enormous amount of water and discharging the congelation of a low temperature(about $15^{\circ}C$) occurred in a heat exchanger inside an air conditioner. The purpose of this study is to analyze the utility of congealing water to improve efficiency of the air cooling equipment and save energy as a supplementary water for the cooling tower.
예혼합 버너는 높은 효율과 낮은 배기 때문에 가정용 보일러 버너 시스템에 매우 강력한 버너이다. 일반적으로 가정용 보일러 버너는 내부에 농후한 예혼합 불꽃으로 구성하고 연료는 2차공기의 공급에 의하여 완전연소 되는 분젠 버너를 이용한다. 이것은 상대적으로 긴 불꽃 길이와 높은 과잉공기비에서 작동하기 때문에 높은 효율을 갖는 소형 보일러에 적용하기 어렵다. 이 논문에서 메탈 화이버, 세라믹, SUS 핀과 같은 매질을 사용하는 예혼합 연소 버너의 특징을 실험하였다. 특히, 표면 매질의 비반응 유동 특성은 버너 표면 전체의 유동 속도를 측정하고 조정하였다. 연소 실험은 화염 사진과 화염 온도 측정에 의하여 수행되었다. CO와 NO는 다양한 과잉 공기비와 열량값에 대하여 버너 표면 매질, 연소실, 열교환기의 특성을 측정하고 평가하였다.
It is known that frost formation on surfaces of the heat exchanger seriously affects the performance of the refrigeration system. Accordingly, defrosting should follow, and effective defrosting is possible only when both analytic tools and comprehensive experimental data on frost formation are assailable. An experimental investigation was undertaken to characterize the effect of environmental parameters on frost formation on a horizontal cylinder in cross uniform flow. Several experiments were carried out with various environmental parameters such as inlet air temperature, inlet air humidity, air velocity and cooling surface temperature. Frost thickness, mass, surface temperature and cylinder inner and outer temperature were measured at front and rear positions of the cylinder. Thickness, mass, density, and effective thermal conductivity of the frost layer were obtained from measured data and effects of environmental parameters on the frost formation were analyzed. Data from experiments were correlated using dimensionless variables.
The objective of the present study is to investigate the effect of experimental parameters on the hydrodynamic characteristics in a horizontal tee-type evaporator using R-22. The experimental apparatus consisted of an unheated tee-type test section, a liquid-vapor separator, a preheated, mass flow meters, a plate heat exchanger, pump, and other measurement devices. The experimental parameters were mass flux(500 and 600kg/$m^2$s), inlet quality(0.1~0.3) and separation ratio(0.3~0.7). Absolute pressure at the inlet of the test section was 0.652 MPa. The branch-to-inlet inner diameter ratio was 0.61. Pressure gradient at the branch section was larger than that at the run section at the same separation ratio. Pressure drop per unit length increased at the run section and decreased at the branch section as the separation ratio increased. Pressure drop predicted by the separated flow model agreed with experimental data within -35 to +16%. Generally, predicted values showed similar trend with the data. Mass flow ratio of vapor refrigerant was affected by the inlet quality more than the mass flux.
본 연구에서는 CFD 시뮬레이션 기법을 이용하여 유리온실의 내부 환경 변화를 예측하는 모델을 개발하였으며, 실험을 통해 확보한 데이터를 이용하여 이를 검증하였다. 주·야간 실험 데이터를 경계조건으로 하는 Case 1, 2, 3의 시뮬레이션 예측값은 실험값 대비 평균 2.62℃ 높게 나타났으며, 최대편차와 균일도는 각각 평균 1.12℃, 2.92%p 높게 나타났다. Case 1에서 Case 3으로 외기온도가 변화함에 따라 조성되는 온실 내부 온도는 평균 0.84℃의 차이를 보였으며, R2는 0.9628로 실험값과 시뮬레이션 예측값 간 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 시뮬레이션 예측 결과 해석대상 온실 내 불균일한 온도분포를 확인하였다. 해석대상 온실의 효율적인 열에너지 관리를 위해 온실 내 방열관과 FCU의 위치 변경, 온실 구조 변경 등이 필요하다고 판단되었다. 추후 현장에서의 적용을 위해 정밀한 분석이 필요하며 이를 위해 온실 내부 작물 및 구조물 미고려, 온실을 완전 밀폐로 가정하는 등 모델 정립을 위한 조건들에 의한 열전달 현상을 고려한 모델의 개선이 필요하다고 판단된다.
The condensation pressure drop for pure refrigerants R-22, R-134a, and a binary refrigerant mixture R-410A flowing in a small diameter tube was investigated. The test section is a counterflow heat exchanger with refrigerant flowing in the inner tube and coolant flowing in the annulus. The test section consists of 1220 [mm] length with horizontal copper tube of 3.38 [mm] outer diameter and 1.77 [mm] inner diameter. The refrigerant mass fluxes ranged from 450 to 1050 [kg/(㎡$.$s)] and the average inlet and outlet qualities were 0.05 and 0.95, respectively. The main experimental results were summarized as follows : In the case of single-phase flow, the pressure drop of R-134a is much higher than that of R-22 and R-410A for the same Reynolds number. The friction factors for small diameter tubes are higher than those predicted by Blasius equation. In the case of two-phase flow, the pressure drop increases with increasing mass flux and decreasing quality. The pressure drop of R-134a is much higher than that of R-22 and R-410A for the same mass flux. Most of correlations proposed in the large diameter tube showed enormous deviations with experimental data. However, the correlation predicted by Honda et al showed relatively good agreement with experimental data for R-134.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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