• 제목/요약/키워드: heat exchangers

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PF 열교환기를 적용한 공조기의 성능 비교 실험연구 (Experimental Study on Performance Comparison of Air-Conditioner with PF Heat Exchanger)

  • 권영철;박윤창
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권3호
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    • pp.470-475
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    • 2009
  • 본 연구에서는 핀-관 열교환기와 PF 열교환기의 열전달 특성과 이를 적용한 공조기의 성능을 비교 조사하였다. 또한 공조기의 냉방기간 에너지효율(CSPF)을 평가하였다. 열교환기 실험을 위해 3종류의 열교환기에 대한 열전달 및 압력강하를 그리고 공조기 성능평가를 위해 냉방표준, 냉방저온에서 냉방능력, 소비전력, COP를 산출하였다. 실험은 칼로리미터와 항온수조를 사용하여 수행되었다. 유입공기 속도가 증가함에 따라 열교환기의 열전달율과 압력강하는 증가하였다. PF 열교환기 적용 시스템의 적정 냉매량은 핀-관공조기보다 약 $15{\sim}20%$ 감소하였으나, 냉방능력은 증가, 소비전력은 감소하여 COP는 향상되었다. 사각형 핀을 가진 PF 열교환기가 삼각형 핀보다 냉방능력과 COP가 더 우수하였다. 실환경 온도조건을 반영하기 위해 PF 열교환기와 핀-관 열교환기 적용 시스템의 CSPF가 계산되었다.

쉘-튜브 열교환기에서의 쉘쪽 유체의 특성에 따른 열교환기 성능 변화 예측 사례 (Shell and Tube Heat Exchanger Performance Estimation by Changing Shell-side Fluid Characteristics)

  • 백승환;정영석;조기주
    • 한국추진공학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.27-37
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    • 2019
  • 쉘-튜브 열교환기가 나로우주센터 추진기관종합시험장(PSTC)에 설치되었으며, 이 열교환기는 극저온의 헬륨을 고온의 열매유와 열교환하여 약 500 K 까지 가열시키는 역할을 한다. 열교환기에서 토출되는 헬륨의 온도가 설계보다 100 K 낮게 나옴에 따라, 성능저하의 원인으로 열매유의 격막효과가 지목되었다. CFD 해석을 통해 격막효과의 유무를 확인하였으며, 격막효과에 의한 열교환기 성능저하는 미미한 것으로 판단되었다. 추가적으로 열교환기의 성능을 증가시키기 위하여 열매유 교체에 따른 열교환기 성능 변화를 알아보았다. 열매유를 사용하는 열교환기의 성능향상을 위해서는 500 K 부근에서 점성이 낮아야 하고, 열전도도가 높아야 한다는 것을 확인할 수 있었다. 추진기관종합시험장에서 운용된 극저온 헬륨과 고온 열매유의 열교환 시스템의 시험 결과를 본 논문에서 확인할 수 있다.

탄소나노튜브 입자의 길이와 혼합비율이 나노유체의 비등 열전달에 미치는 영향에 대한 연구 (A Study on the Influence of Boiling Heat Transfer of Nanofluid with Particle Length and Mixing Ratio of Carbon Nanotube)

  • 박성식;김우중;김종윤;전용한;김남진
    • 설비공학논문집
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    • 제27권1호
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    • pp.1-7
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    • 2015
  • A boiling heat transfer system is used in a variety of industrial processes and applications, such as refrigeration, power generation, heat exchangers, cooling of high-power electronics components, and cooling of nuclear reactors. The critical heat flux (CHF) is the thermal limit during a boiling heat transfer phase change; at the CHF point, the heat transfer is maximized, followed by a drastic degradation beyond the CHF point. Therefore, Enhancement of CHF is essential for economy and safety of heat transfer system. In this study, the CHF and heat transfer coefficient under the pool-boiling state were tested using multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) CM-95 and CM-100. These two types of multi-wall carbon nanotubes have different sizes but the same thermal conductivity. The results showed that the highest CHF increased for both MWCNTs CM-95 and CM-100 at the volume fraction of 0.001%, and that the CHF-increase ratio for MWCNT CM-100 nanofluid with long particles was higher than that for MWCNT CM-95 nanofluid with short particles. Also, at the volume fraction of 0.001%, the MWCNT CM-100 nanofluid indicated a 5.5% higher CHF-increase ratio as well as an approximately 23.87% higher heat-transfer coefficient increase ratio compared with the MWCNT CM-95 nanofluid.

수치해법을 이용한 2단 열교환기 장착 가정용 보일러 연소실의 연소 및 열전달 특성 해석 (Numerical Analysis of Combustion and Heat Transfer of Domestic Gas Boiler Equipped with 2-stage Heat Exchanger)

  • 강승규;최경석;권정락
    • 한국가스학회지
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    • 제14권5호
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    • pp.1-6
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    • 2010
  • 본 연구는 가정용 보일러의 연소실 전산유동해석을 통해 연소실 내부의 온도분포 및 유동형태를 해석하였다. 전산해석을 통해 연소실의 열교환기 구조변화에 따른 효율향상 및 배기가스 발생 특성을 예측하였다. 2단 열교환기 장착시 연소실 내부의 온도를 하강시킴으로서 연소가스의 고온영역 체류시간 감소로 Thermal NOx의 생성이 억제되어 NOx의 발생량이 감소할 것으로 예측되었다. 효율면에서는 2단 열교환기 장착 시 1단 열교환기에 비해 약 24%의 효율이 상승하였다. 반면에 2단 열교환기 장착 시 약 10%의 압력손실이 증가하는 것으로 확인되었다.

지열원 시스템 히트펌프의 냉방 성능 특성에 관한 실증 연구 (Verification experiment of a ground source multi-heat pump at cooling mode)

  • 임효재;강신형;최재호;최종민;문제명;권영석;권형진;김록희
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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    • pp.21-26
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    • 2008
  • Recently, small and medium-sized buildings have employed a multi-heat pump. The major benefits of the multi-heat pump over a conventional system are that it is easier system to maintain along with a diversification of facility use, and high comfortability. The performance of multi-heat pump systems can be enhanced by using geothermal energy instead of air source energy. This paper describes the multi-heat pumps applied in an ground source heat pump system for an actual building. The performance of a ground source multi-heat pump installed in the field was investigated in cooling mode. The maximum COP of the systems with single U-tube and double tube ground loop heat exchangers were 6.6 and 6.0, respectively. It is suggested that the new algorithms to control the flow rate of secondary fluid for ground loop heat exchanger have to be developed in order to enhance the performance of the system.

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해수냉난방용 판형 열교환기의 최적설계를 위한 수치적 연구 (Numerical Study for the Optimal Design of Plate Heat Exchanger Using at Seawater Air Conditioning)

  • 김현주;정영권;이호생;윤정인;손창효
    • 동력기계공학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.29-35
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    • 2014
  • Plate heat exchanger are being applied in the field of OTEC (ocean thermal energy conversion) and SWAC (seawater air conditioning) system. This study is to analyze numerically the heat transfer and pressure drop characteristics by using solid works flow simulation in order to offer optimum design data of plate heat exchanger. Plater heat exchanger proposed in this study is four types. The geometric design parameters of plate heat exchanger are a channel space, a flow orientation, a plate array, the flowrate of working fluid and so on. The main results for numerical analysis of plate heat exchangers are summarized as follows. Heat transfer performance for the channel space of 2.4 mm shows the highest value compared to other spaces. And, the Type 4 plate heat exchanger in Table 2 is the highest performance. From the pressure drop characteristics of plate heat exchanger, the channel space of 3.2 mm shows the lowest value. And Type 1 plate heat exchanger in Table 2 is the lowest pressure drop.

나노유체에서 파울링 현상이 유동 비등 열전달에 미치는 영향에 대한 연구 (A Study on Influence of Flow Boiling Heat Transfer on Fouling Phenomenon in Nanofluids)

  • 김우중;양용우;김영훈;박성식;김남진
    • 설비공학논문집
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    • 제28권3호
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    • pp.95-102
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    • 2016
  • A boiling heat transfer is used in various industry such as power generation systems, heat exchangers, air-conditioning and refrigerations. In the boiling heat transfer system, the critical heat flux (CHF) is the important factor, and it indicated safety of the system. It has kept up studies on the CHF enhancement. Recently, it is reported the CHF enhancement, when working fluid used the nanofluid with high thermal properties. But it could be occurred nanoflouling phenomenon from nanoparticle deposition, when nanofluid applied the heat transfer system. And, it is reported that the safety and thermal efficiency of heat transfer system could decrease. Therefore, it is compared and analyzed to the CHF and the boiling heat transfer coefficient on effect of artificial nanofouling (coating) in oxidized multi-wall carbon nanotube nanofluids. As the result, the CHF of oxidized multi-wall carbon nanofluids and the CHF of artificial nanofouling in the nanofluids increased to maximum 99.2%, 120.88%, respectively. A boiling heat transfer coefficient in nanofluid increased to maximum 24.29% higher than purewater, but artificial nanofouling decreased to maximum -7.96%.

LNG FPSO Topside의 액화 공정에 대한 이중 혼합 냉매 사이클의 최적 운전 조건 결정 (Determination of the Optimal Operating Condition of Dual Mixed Refrigerant Cycle of LNG FPSO Topside Liquefaction Process)

  • 이준채;차주환;노명일;황지현;이규열
    • 대한조선학회논문집
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    • 제49권1호
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    • pp.33-44
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    • 2012
  • In this study, the optimal operating conditions for the dual mixed refrigerant(DMR) cycle were determined by considering the power efficiency. The DMR cycle consists of compressors, heat exchangers, seawater coolers, valves, phase separators, tees, and common headers, and the operating conditions include the equipment's flow rate, pressure, temperature, and refrigerant composition per flow. First, a mathematical model of the DMR cycle was formulated in this study by referring to the results of a past study that formulated a mathematical model of the single mixed refrigerant(SMR) cycle, which consists of compressors, heat exchangers, seawater coolers, and valves, and by considering as well the tees, phase separators, and common headers. Finally, in this study, the optimal operating conditions from the formulated mathematical model was obtained using a hybrid optimization method that consists of the genetic algorithm(GA) and sequential quadratic programming(SQP). Moreover, the required power at the obtained conditions was decreased by 1.4% compared with the corresponding value from the past relevant study of Venkatarathnam.

10kW급 건물용 고체산화물연료전지(SOFC) 시스템 모델을 이용한 운전조건 최적화 연구 (Optimization of Operating Conditions for a 10 kW SOFC System)

  • 이율호;양찬욱;양충모;박상현;박성진
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제27권1호
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    • pp.49-62
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    • 2016
  • In this study, a solid oxide fuel cell (SOFC) system model including balance of plant (BOP) for building electric power generation is developed to study the effect of operating conditions on the system efficiency and power output. SOFC system modeled in this study consists of three heat-exchangers, an external reformer, burner, and two blowers. A detailed computational cell model including internal reforming reaction is developed for a planer SOFC stack which is operated at intermediate temperature (IT). The BOP models including an external reformer, heat-exchangers, a burner, blowers, pipes are developed to predict the gas temperature, pressure drops and flow rate at every component in the system. The SOFC stack model and BOP models are integrate to estimate the effect of operating parameters on the performance of the system. In this study, the design of experiment (DOE) is used to compare the effects of fuel flow rate, air flow rate, air temperature, current density, and recycle ratio of anode off gas on the system efficiency and power output.

고성능 히트펌프 해석모델 개발 연구 (Development of Analysis Model for High-Performance Heat Pump)

  • 임상식;김기범;박성영
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권12호
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    • pp.6053-6059
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    • 2013
  • 히트 펌프는 지열이나 태양열 등의 신재생 에너지를 이용하거나 기타 폐열을 재활용하여 기존의 전기 히팅 난방 시스템들보다 에너지 소비율을 낮출 수 있다는 장점으로 인해 그린 에너지 시스템으로써 주목을 받아 왔다. 고효율 히트펌프 시스템 설계를 위한 연구는 오랫동안 지속되어 왔지만, 각각의 구성요소가 유기적이며, 변화에 유연한 해석모델은 존재하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 공기 열 원식 히트 펌프를 AMESim Software를 이용해 구성하였다. 독자적으로 개발한 스크롤 압축기 해석 모델을 히트펌프 시스템에 조합함으로써 효율 향상 방안을 모색하였으며, 실험 데이터를 이용하여 개발한 해석모델을 검증하였다. 실험 데이터와 개발한 해석 모델을 이용하여 예측된 데이터를 비교한 결과 최대 오차가 10% 이내로 두 데이터가 잘 일치하였다. 본 연구에서 개발한 히트펌프 해석모델은 향후 시제품을 개발하고 효율 향상을 위한 연구 등에 유용하게 사용될 것으로 사료된다.