이성분 나노유체 (H2O/LiBr 나노입자)의 열 및 물질전달 성능향상 연구 An Experimental Study on Heat and Mass Transfer Inhancement for Binary Nanofluids (H2O/LiBr Nanoparticles)원문보기
흡수식 시스템에서 열 및 물질전달이 동시에 일어나는 흡수기의 성능은 전체 시스템의 성능과 직결되기 때문에 흡수기의 고효율 방안의 하나로 나노입자를 이용한 신 냉매 개발을 목적으로 연구를 진행하였다. 흡수계에서는 일반적으로 흡수열이 발생한다는 사실을 상기해 보았을 때, 흡수 성능 촉진을 위해서는 흡수열의 효율적인 제거가 매우 중요한 요소임을 유추할 수 있다. 이를 위해서 열전달 효율이 높은 열전달 매체로 나노입자와 모유체를 혼합하여 나노입자가 안정하게 분산되어 높은 ...
흡수식 시스템에서 열 및 물질전달이 동시에 일어나는 흡수기의 성능은 전체 시스템의 성능과 직결되기 때문에 흡수기의 고효율 방안의 하나로 나노입자를 이용한 신 냉매 개발을 목적으로 연구를 진행하였다. 흡수계에서는 일반적으로 흡수열이 발생한다는 사실을 상기해 보았을 때, 흡수 성능 촉진을 위해서는 흡수열의 효율적인 제거가 매우 중요한 요소임을 유추할 수 있다. 이를 위해서 열전달 효율이 높은 열전달 매체로 나노입자와 모유체를 혼합하여 나노입자가 안정하게 분산되어 높은 열전도도를 갖는 나노유체를 제조하였으며, 그 열유동 특성을 이론적으로 고찰하였다. 계의 열유동 특성 해석을 위해 첨가인자를 새롭게 도입하였으며, 이의 해석을 통하여 나노입자가 모유체의 열전달 특성에 미치는 영향을 정략적으로 고찰할 수 있었다. 본 연구에서는 평균입도가 8～14nm인 Al₂O₃ 나노입자와 50～100nm인 Fe 입자 그리고 직경 10～40nm, 길이 5～20㎛ 인 CNT 입자를 이용하여 분산안정성이 높은 영역의 농도에서 실제 흡수식 시스템의 유하박막형 흡수기를 제작한 뒤 작동유체로 제조된 이성분 나노유체를 넣어 나노유체에 의한 열 및 물질전달 향상 정도를 측정하고 나노유체의 대류 열전달 특성을 파악하고자 한다. 분산안정도 실험에서는 가시화 결과와 신뢰성 높은 제타전위 실험값을 고려해 볼 때 CNT의 제타전위 절대값이 Fe 나노입자에 비해서 매우 높은 것으로 나타나 분산안정성 면에서는 Fe에 비해 CNT가 우수한 것으로 판단된다. Al₂O₃는 가시화 결과를 앞의 데이터들과 비교분석 하였다. 위의 나노입자를 분산시켜 만든 이성분 나노유체를 이용하여 열전달 실험한 결과에서는 일반용액에 비해서 물질전달성능이 우수한 것으로 나타났다. 하지만 열전달성능의 향상은 미미한 것으로 나타났다. 흡수식 시스템의 작동유체로 이성분 나노유체를 사용할 경우 흡수기내의 흡수성능을 향상시켜 전체 시스템 COP 상승을 가져올 것으로 판단되므로 시스템의 작동유체로 이성분 나노유체 사용이 추천된다. 본 연구 결과는 열 및 물질 전달 촉진 기술 개발을 위한 기반 연구로 응용될 수 있으며, 또한 복잡한 열 및 물질전달을 수반하는 계의 해석에 유용할 것으로 판단된다.
흡수식 시스템에서 열 및 물질전달이 동시에 일어나는 흡수기의 성능은 전체 시스템의 성능과 직결되기 때문에 흡수기의 고효율 방안의 하나로 나노입자를 이용한 신 냉매 개발을 목적으로 연구를 진행하였다. 흡수계에서는 일반적으로 흡수열이 발생한다는 사실을 상기해 보았을 때, 흡수 성능 촉진을 위해서는 흡수열의 효율적인 제거가 매우 중요한 요소임을 유추할 수 있다. 이를 위해서 열전달 효율이 높은 열전달 매체로 나노입자와 모유체를 혼합하여 나노입자가 안정하게 분산되어 높은 열전도도를 갖는 나노유체를 제조하였으며, 그 열유동 특성을 이론적으로 고찰하였다. 계의 열유동 특성 해석을 위해 첨가인자를 새롭게 도입하였으며, 이의 해석을 통하여 나노입자가 모유체의 열전달 특성에 미치는 영향을 정략적으로 고찰할 수 있었다. 본 연구에서는 평균입도가 8～14nm인 Al₂O₃ 나노입자와 50～100nm인 Fe 입자 그리고 직경 10～40nm, 길이 5～20㎛ 인 CNT 입자를 이용하여 분산안정성이 높은 영역의 농도에서 실제 흡수식 시스템의 유하박막형 흡수기를 제작한 뒤 작동유체로 제조된 이성분 나노유체를 넣어 나노유체에 의한 열 및 물질전달 향상 정도를 측정하고 나노유체의 대류 열전달 특성을 파악하고자 한다. 분산안정도 실험에서는 가시화 결과와 신뢰성 높은 제타전위 실험값을 고려해 볼 때 CNT의 제타전위 절대값이 Fe 나노입자에 비해서 매우 높은 것으로 나타나 분산안정성 면에서는 Fe에 비해 CNT가 우수한 것으로 판단된다. Al₂O₃는 가시화 결과를 앞의 데이터들과 비교분석 하였다. 위의 나노입자를 분산시켜 만든 이성분 나노유체를 이용하여 열전달 실험한 결과에서는 일반용액에 비해서 물질전달성능이 우수한 것으로 나타났다. 하지만 열전달성능의 향상은 미미한 것으로 나타났다. 흡수식 시스템의 작동유체로 이성분 나노유체를 사용할 경우 흡수기내의 흡수성능을 향상시켜 전체 시스템 COP 상승을 가져올 것으로 판단되므로 시스템의 작동유체로 이성분 나노유체 사용이 추천된다. 본 연구 결과는 열 및 물질 전달 촉진 기술 개발을 위한 기반 연구로 응용될 수 있으며, 또한 복잡한 열 및 물질전달을 수반하는 계의 해석에 유용할 것으로 판단된다.
In absorption system, the performance of the absorber is critical to the overall system performance, size and the initial. Recently, much attention has been paid to attention to develop new working fluid. The objective of this paper is to enhance the absorption heat transfer in the H2O/LiBr absorpti...
In absorption system, the performance of the absorber is critical to the overall system performance, size and the initial. Recently, much attention has been paid to attention to develop new working fluid. The objective of this paper is to enhance the absorption heat transfer in the H2O/LiBr absorption system by using the binary nanofluids. Metals which is solid form is higher thermal conductivities than the normal fluid. .Therefore, the thermal conductivities of nanofluids that contain suspended solid metallic particles are expected to be significantly enhanced over those of conventional heat transfer fluids. Nano-particles considered in this study are CNT, Fe and Al₂O₃. CNT, Fe and Al₂O₃ have a high thermal conductivity. In order to design an effective absorption system, many studies are focused on how to improve the performance of the absorber in which the combined heat and mass transfer occurs. Especially, binary nanofluid is one of the prospective functional working fluids. The binary nanofluids are defined as the fluids which basefluid is a binary mixture with nanoparticles. In order to enhance the performance of the absorber, it is suggested to use the binary nanofluids as working fluids. Because the binary nanofluids can not only remove the absorption heat effectively, but also improve the mass transfer performance. The objectives of this study are to measure the distribution stability of Fe, CNT, Al₂O₃ binary nanofluids and to investigate the effect of combined heat and mass transfer enhancement using binary nanofluids as the working fluids in H2O/LiBr absorber. The result of zeta potential measurement and visualization showed that Fe binary nanofluids became stable for 0.001wt% of nanoparticle concentration and CNT binary nanofluids became stable for 0.01wt% nanoparticle concentration. Al₂O₃ case is same. It was also found that the CNT binary nanofluids was more stable than the Fe binary nanofluids based on the zeta potential measurement results. The result of heat and mass transfer experiment using binary nanofluids showed that the mass transfer performance of binary nanofluid enhanced significantly in comparison with that of basefluids. However the heat transfer enhancement was insignificant. In the case of 0.1wt% Fe binary nanofluids, the vapor absorption rate increased up to 52% in comparison with that of the basefluids. The vapor absorption rate of 0.1wt% CNT binary nanofluids increased up to 59%. Therefore, it is recommended that the CNT binary nanofluid be a better candidate than the Fe binary nanofluid to improve the mass transfer performance. And Arabicgum is used to by using surfactant in Al₂O₃ case. From these results, it can be concluded that the application of the binary nanofluids enhance the absorption performance in the H2O/LiBr falling film absorber.
In absorption system, the performance of the absorber is critical to the overall system performance, size and the initial. Recently, much attention has been paid to attention to develop new working fluid. The objective of this paper is to enhance the absorption heat transfer in the H2O/LiBr absorption system by using the binary nanofluids. Metals which is solid form is higher thermal conductivities than the normal fluid. .Therefore, the thermal conductivities of nanofluids that contain suspended solid metallic particles are expected to be significantly enhanced over those of conventional heat transfer fluids. Nano-particles considered in this study are CNT, Fe and Al₂O₃. CNT, Fe and Al₂O₃ have a high thermal conductivity. In order to design an effective absorption system, many studies are focused on how to improve the performance of the absorber in which the combined heat and mass transfer occurs. Especially, binary nanofluid is one of the prospective functional working fluids. The binary nanofluids are defined as the fluids which basefluid is a binary mixture with nanoparticles. In order to enhance the performance of the absorber, it is suggested to use the binary nanofluids as working fluids. Because the binary nanofluids can not only remove the absorption heat effectively, but also improve the mass transfer performance. The objectives of this study are to measure the distribution stability of Fe, CNT, Al₂O₃ binary nanofluids and to investigate the effect of combined heat and mass transfer enhancement using binary nanofluids as the working fluids in H2O/LiBr absorber. The result of zeta potential measurement and visualization showed that Fe binary nanofluids became stable for 0.001wt% of nanoparticle concentration and CNT binary nanofluids became stable for 0.01wt% nanoparticle concentration. Al₂O₃ case is same. It was also found that the CNT binary nanofluids was more stable than the Fe binary nanofluids based on the zeta potential measurement results. The result of heat and mass transfer experiment using binary nanofluids showed that the mass transfer performance of binary nanofluid enhanced significantly in comparison with that of basefluids. However the heat transfer enhancement was insignificant. In the case of 0.1wt% Fe binary nanofluids, the vapor absorption rate increased up to 52% in comparison with that of the basefluids. The vapor absorption rate of 0.1wt% CNT binary nanofluids increased up to 59%. Therefore, it is recommended that the CNT binary nanofluid be a better candidate than the Fe binary nanofluid to improve the mass transfer performance. And Arabicgum is used to by using surfactant in Al₂O₃ case. From these results, it can be concluded that the application of the binary nanofluids enhance the absorption performance in the H2O/LiBr falling film absorber.
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