분지 및 유로배열에 따른 슬릿 휜-관 열교환기의 증발특성에 관한 실험적 연구 (An) experimental study on evaporation characteristics of slit fin-tube heat exchanger according to number and arrangement of circuit원문보기
본 연구에서는 분지 및 유로배열이 서로 다른 슬릿 휜-관 열교환기에 냉매 R22를 적용하여 열전달 및 공기측 압력강하 특성을 규명하였다. 실험에 사용된 열교환기는 6가지로 분지관 수가 각각 2, 3, 4개이고 유로배열은 상대향류와 하대향류, Z-형태 상대향류와 하대향류로 구분할 수 있다. 냉매측 실험조건은 증발온도 5℃, 입구 건도 0.2, 질량유량 0.6, 0.8, 1.0, 1.2kg/min로 하였고 공기측 실험 조건은 건구온도 27℃, ...
본 연구에서는 분지 및 유로배열이 서로 다른 슬릿 휜-관 열교환기에 냉매 R22를 적용하여 열전달 및 공기측 압력강하 특성을 규명하였다. 실험에 사용된 열교환기는 6가지로 분지관 수가 각각 2, 3, 4개이고 유로배열은 상대향류와 하대향류, Z-형태 상대향류와 하대향류로 구분할 수 있다. 냉매측 실험조건은 증발온도 5℃, 입구 건도 0.2, 질량유량 0.6, 0.8, 1.0, 1.2kg/min로 하였고 공기측 실험 조건은 건구온도 27℃, 상대습도 40, 50%, 유속 0.2∼l.2m/s로 하였다. 실험은 공기유속을 일정하게 하고 냉매의 질량유량을 변화시키면서 열교환기 출구의 과열도를 측정하는 방법과 공기유속을 변화시켜 열교환기 출구의 냉매 과열도를 5℃ 일정하게 하는 방법으로 수행하였고 각 열교환기에 대해 32가지 조건에 대해 실험을 수행하였다.
동일한 공기 유속에서 냉매의 질량유량이 증가할 경우 냉매의 2상유동 영역이 증가하여 과열도는 낮게 나타났고, 상대습도가 증가할 경우 과열도는 높게 나타났다. 또한 동일한 냉매의 질량유량에 대해서 열교환기를 지난 공기의 출구온도는 상대습도가 높고 유속이 증가하는 경우에 높게 나타났다. 공기측의 경우 상대습도가 높아지면 습공기의 물질전달로 인해 압력강하도 높게 나타났다.
열교환기의 분지관 수가 증가하면 냉매유로의 관 내측 열전달계수가 향상되기 때문에 전체적인 냉매의 과열도는 상승하게 되고, 이에 따른 공기측 압력강하량은 감소한다. 3분지 열교환기의 경우 하대향류 열교환기의 성능이 상대향류 열교환기의 성능보다 우수하게 나타났으며, Z-형태 열교환기의 경우 상대향류 형태가 압력강하 측면에서 더 유리하게 나타났다. Z-형태의 열교환기는 일반 상, 하대향류 열교환기와 비교해 볼 때 냉매의 과열도는 낮게 나타났으나 냉매의 질량유량이 증가할수록 열교환기 출구의 공기 온도나 공기측 압력강하 측면에서는 비슷한 성능을 나타내었다.
습표면 조건에서 구한 j 및 f 인자는 레이놀즈수가 증가함에 따라 감소하는 일반적인 경향을 나타냈다. 습표면의 j 인자는 건표면의 j 인자에 비해 작게 나타났고, f 인자는 크게 나타났다. f 인자의 경우 Re수가 증가할수록 습표면과 건표면에서의 차이가 작아졌다.
본 연구에서는 분지 및 유로배열이 서로 다른 슬릿 휜-관 열교환기에 냉매 R22를 적용하여 열전달 및 공기측 압력강하 특성을 규명하였다. 실험에 사용된 열교환기는 6가지로 분지관 수가 각각 2, 3, 4개이고 유로배열은 상대향류와 하대향류, Z-형태 상대향류와 하대향류로 구분할 수 있다. 냉매측 실험조건은 증발온도 5℃, 입구 건도 0.2, 질량유량 0.6, 0.8, 1.0, 1.2kg/min로 하였고 공기측 실험 조건은 건구온도 27℃, 상대습도 40, 50%, 유속 0.2∼l.2m/s로 하였다. 실험은 공기유속을 일정하게 하고 냉매의 질량유량을 변화시키면서 열교환기 출구의 과열도를 측정하는 방법과 공기유속을 변화시켜 열교환기 출구의 냉매 과열도를 5℃ 일정하게 하는 방법으로 수행하였고 각 열교환기에 대해 32가지 조건에 대해 실험을 수행하였다.
동일한 공기 유속에서 냉매의 질량유량이 증가할 경우 냉매의 2상유동 영역이 증가하여 과열도는 낮게 나타났고, 상대습도가 증가할 경우 과열도는 높게 나타났다. 또한 동일한 냉매의 질량유량에 대해서 열교환기를 지난 공기의 출구온도는 상대습도가 높고 유속이 증가하는 경우에 높게 나타났다. 공기측의 경우 상대습도가 높아지면 습공기의 물질전달로 인해 압력강하도 높게 나타났다.
열교환기의 분지관 수가 증가하면 냉매유로의 관 내측 열전달계수가 향상되기 때문에 전체적인 냉매의 과열도는 상승하게 되고, 이에 따른 공기측 압력강하량은 감소한다. 3분지 열교환기의 경우 하대향류 열교환기의 성능이 상대향류 열교환기의 성능보다 우수하게 나타났으며, Z-형태 열교환기의 경우 상대향류 형태가 압력강하 측면에서 더 유리하게 나타났다. Z-형태의 열교환기는 일반 상, 하대향류 열교환기와 비교해 볼 때 냉매의 과열도는 낮게 나타났으나 냉매의 질량유량이 증가할수록 열교환기 출구의 공기 온도나 공기측 압력강하 측면에서는 비슷한 성능을 나타내었다.
습표면 조건에서 구한 j 및 f 인자는 레이놀즈수가 증가함에 따라 감소하는 일반적인 경향을 나타냈다. 습표면의 j 인자는 건표면의 j 인자에 비해 작게 나타났고, f 인자는 크게 나타났다. f 인자의 경우 Re수가 증가할수록 습표면과 건표면에서의 차이가 작아졌다.
An experiment was carried out to investigate the heat transfer rate and air side pressure drop characteristics of slit fin-tube heat exchangers having different circuit number and arrangement using refrigerant R22. 6 types of heat exchangers were used in this experiment. The number of circuit is 2, ...
An experiment was carried out to investigate the heat transfer rate and air side pressure drop characteristics of slit fin-tube heat exchangers having different circuit number and arrangement using refrigerant R22. 6 types of heat exchangers were used in this experiment. The number of circuit is 2, 3, and 4 and circuit arrangement are classified as upper and lower portion/count-cross flow and z-shape upper and lower portion/counter-cross flow. The test conditions of refrigerant are such as the evaporating temperature 5℃, the inlet quality 0.2 and the mass flow rate 0.6, 0.8, 1.0, and 1.2kg/min. Inlet air conditions are dry bulb temperature 27℃, relative humidity 40 and 50%, and Inlet air velocities vary 0.2∼1.2m/s. The test method is changing refrigerant mass flow rates with constant air flow and air temperature, another method is varying air flow with constant refrigerant mass flow rates. The test conducted 32 cases for each heat exchanger.
In the same air velocities, the superheat decreases with increase of refrigerant mass flow rate. Because the increase of refrigerant mass flow rate makes the two phase region wider. Also, with the same air velocities, the superheat increases with increase of relative humidity. In the same refrigerant mass flow rate, higher outlet air temperature is seen with increase of air velocity and relative humidity. In the air side, pressure drop due to mass transfer of moisture air increases when the relative humidity increases.
When the number of circuit increases, the overall superheat increases and air pressure drop decreases. That is why tube-inside heat transfer rate of refrigerant circuit become higher with the increase of number of circuit. In the case of heat exchangers having 3 circuit, performance of upper portion/counter-cross flow heat exchanger is superior to that of lower portion/counter-cross flow heat exchanger. In the occasion of heat exchangers which have Z-shape flow path, lower portion heat exchanger is more profitable in the characteristic of air pressure drop. Z-shape lower and upper portion/counter-cross flow heat exchangers are less favorable in the performance of superheat, but air pressure drop performance is not inferior to compare lower and upper portion/counter-cross flow heat exchangers at high mass flow rate refrigerant.
The j and f factor decrease with increase of Reynolds number in the wet surface condition. The j factor of wet surface is smaller than that of dry surface and the f factor of dry surface is larger than that of dry surface. The difference of f factor about dry and wet surface decreases with increase of Reynolds number.
An experiment was carried out to investigate the heat transfer rate and air side pressure drop characteristics of slit fin-tube heat exchangers having different circuit number and arrangement using refrigerant R22. 6 types of heat exchangers were used in this experiment. The number of circuit is 2, 3, and 4 and circuit arrangement are classified as upper and lower portion/count-cross flow and z-shape upper and lower portion/counter-cross flow. The test conditions of refrigerant are such as the evaporating temperature 5℃, the inlet quality 0.2 and the mass flow rate 0.6, 0.8, 1.0, and 1.2kg/min. Inlet air conditions are dry bulb temperature 27℃, relative humidity 40 and 50%, and Inlet air velocities vary 0.2∼1.2m/s. The test method is changing refrigerant mass flow rates with constant air flow and air temperature, another method is varying air flow with constant refrigerant mass flow rates. The test conducted 32 cases for each heat exchanger.
In the same air velocities, the superheat decreases with increase of refrigerant mass flow rate. Because the increase of refrigerant mass flow rate makes the two phase region wider. Also, with the same air velocities, the superheat increases with increase of relative humidity. In the same refrigerant mass flow rate, higher outlet air temperature is seen with increase of air velocity and relative humidity. In the air side, pressure drop due to mass transfer of moisture air increases when the relative humidity increases.
When the number of circuit increases, the overall superheat increases and air pressure drop decreases. That is why tube-inside heat transfer rate of refrigerant circuit become higher with the increase of number of circuit. In the case of heat exchangers having 3 circuit, performance of upper portion/counter-cross flow heat exchanger is superior to that of lower portion/counter-cross flow heat exchanger. In the occasion of heat exchangers which have Z-shape flow path, lower portion heat exchanger is more profitable in the characteristic of air pressure drop. Z-shape lower and upper portion/counter-cross flow heat exchangers are less favorable in the performance of superheat, but air pressure drop performance is not inferior to compare lower and upper portion/counter-cross flow heat exchangers at high mass flow rate refrigerant.
The j and f factor decrease with increase of Reynolds number in the wet surface condition. The j factor of wet surface is smaller than that of dry surface and the f factor of dry surface is larger than that of dry surface. The difference of f factor about dry and wet surface decreases with increase of Reynolds number.
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