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최근 각종 산업에서 지구환경의 보전이나 에너지의 효율적인 이용이라는 측면에 대해 많은 관심을 보이고 있다. 이런 면에서 열교환기에서의 전열성능 향상은 매우 중요하다고 할 수 있는데, 지금까지는 주로 열교환 코일의 배열이나 재질, 모양 등을 변화시키는 등 다양한 방법으로 연구 개발되어 왔다. 그러나 오염물질의 부착을 쉽게 하여 오히려 성능을 약화시키거나 설비비를 증대시키는 등의 요인으로도 작용되어 왔다. 또한 빙축열시스템 등을 채용하여 주․야간, 계절간의 부하를 조절하려는 시도도 이루어지고 있으며, 특히 아이스 슬러리형 등은 배관을 통해 직접 얼음을 수송함으로써 열교환기 및 시스템의 성능 향상에 큰 효과가 있다. 그러나 관내에서 유동하는 동안 얼음끼리 부착하여 얼음입자가 커지면 관을 폐쇄하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고체 입자를 관내에 투입하여 냉수와 함께 유동시키는 경우의 열전달성능에 대하여 실험을 통해 살펴보았다. 이는 입자로 인해 관내의 온도경계층이 교란되어 평활관에서도 전열성능을 향상시킬 수 있을 것이다. 또한 입자가 서로 결합하여 성장하지 않음으로 관을 폐쇄하는 일도 없을 것이다. 본 연구를 위하여 시험부 회로와 부하 회로로 구성되는 장치를 구성하였으며, 시험유체인 냉수는 ...

최근 각종 산업에서 지구환경의 보전이나 에너지의 효율적인 이용이라는 측면에 대해 많은 관심을 보이고 있다. 이런 면에서 열교환기에서의 전열성능 향상은 매우 중요하다고 할 수 있는데, 지금까지는 주로 열교환 코일의 배열이나 재질, 모양 등을 변화시키는 등 다양한 방법으로 연구 개발되어 왔다. 그러나 오염물질의 부착을 쉽게 하여 오히려 성능을 약화시키거나 설비비를 증대시키는 등의 요인으로도 작용되어 왔다. 또한 빙축열시스템 등을 채용하여 주․야간, 계절간의 부하를 조절하려는 시도도 이루어지고 있으며, 특히 아이스 슬러리형 등은 배관을 통해 직접 얼음을 수송함으로써 열교환기 및 시스템의 성능 향상에 큰 효과가 있다. 그러나 관내에서 유동하는 동안 얼음끼리 부착하여 얼음입자가 커지면 관을 폐쇄하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고체 입자를 관내에 투입하여 냉수와 함께 유동시키는 경우의 열전달성능에 대하여 실험을 통해 살펴보았다. 이는 입자로 인해 관내의 온도경계층이 교란되어 평활관에서도 전열성능을 향상시킬 수 있을 것이다. 또한 입자가 서로 결합하여 성장하지 않음으로 관을 폐쇄하는 일도 없을 것이다. 본 연구를 위하여 시험부 회로와 부하 회로로 구성되는 장치를 구성하였으며, 시험유체인 냉수는 냉동기에 의해 약 6.5~7.5℃로 냉각되도록 하였고, 부하수는 가열기로 가열하여 시험부에서 냉수와 열교환되도록 하였다. 시험부는 내경 25mm인 동관을 내관으로 하고, 내경 50mm인 PVC관을 외관으로 하는 2중관의 형태로 제작하였으며, 시험부를 전체 4개의 소구간으로 구분하였다. 각 소구간의 내관 벽에는 상･하･좌･우의 4방향에서 내관 외벽면의 온도를 계측 하였고, 각 소구간의 입구와 출구에서는 냉수와 부하수의 온도를 계측하였다. 그리고 냉수와 부하수의 유량을 계측하였으며, 입자로는 2mm와 5mm의 구형과 2×6mm의 막대형을 사용하여 열전달성능을 파악하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. (1) 관 상부에서의 열전달계수가 관 하부나 좌․우측보다 약간 높게 나타났다. (2) 유속 1.0m/s인 경우에는 2×6mm 입자, 0.5m/s인 경우 5mm 입자에 의한 열전달계수가 가장 높게 나타났다. (3) 유속 1.0m/s일 때 5mm 입자는 입자농도가 낮은 경우에 열전달계수가 높았으나, 2mm와 2×6mm입자에 의한 열전달계수는 농도가 높을수록 입구측에서 낮고 출구측에서 높게 나타났다. (4) 입자가 있는 경우 열전달계수가 입자가 없는 경우보다 유속 1.0m/s에서는 약 7%~32% 높게 나타났으며, 0.5m/s에서는 약 39%~49% 높게 나타났다.

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