[논문]공조기용 열교환기

윤정인

공조기용 열교환기 원문보기

윤정인 (부경대학교 기계공학부)

최근 룸에어콘이나 패키지에어콘의 에너지 절약, 쾌척성 등에 대환 사용자나 회사로부터의 요구는 더더욱 높아지고 있다. 공조기의 중요한 구성요소 중 하나인 열교환기도 이러한 요구에 대응하여 기술개발이 계속해서 진행되고 있다. 공조용 열교환기를 설계할 때 가장 중요한 과체는 비용이냐 설치성 등의 제약조건올 만족하면서 필요한 교환열량을 달성하기 위해, 요구되는 열 전달계수(K)와 전열면적(A)의 곱인 KA값을 얼마나 확보하는가 하는 점에 있다. 그러나 이 외의 과제, 예를 들어 홴입력, 소음을 억제하기 위한 공기측 통풍저항의 감소, 증발온도에 영향을 마치는 관내압력손실의 감소 등도 중요한 과제이다. KA값 증대와 통풍저항억제를 동시에 판촉하기 위해 공조용 열교환기는 전면면적을 크게 하고 두께를 작게 하여 사용하는 것이 원칙이다. 또, 전열관의 관경도 관 둘레길이와 냉매분배성능 면에서 제약이 발생한다. 이와 같은 배경으로부터 공조용 열교환기는 판경 6~10 mm정도의 전열 관을 20~25mm길이로 배치한 핀튜브형 열교환기가 주류로 되어있다. 여기에서는 공조기에 널리 사용하고 있는 핀튜브형 열교환기에 대한 최근의 기술개발 사례를 소개하고자 한다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이와 같은 배경으로부터 공조용 열교환기는 관경 6〜10 mm정도의 전열 관을 20〜25mm길이로 배치한 핀튜브형 열교환기가 주류로 되어있다. 여기에서는 공조기에 널려 사용하고 있는 핀튜브형 열교환기에 대한 최근의 기술개발 사례를 소개하고자 한다.
여기에서는 히타치에서 수행한 내면 나선 홈 관의 응축성능향상에 관한 개발 사례 소개하고자 한다.
효율적으로 고성능 열전달관을 개발하기 위해서는 그 어느쪽을 중점적으로 감소시킬 것인가 하는 방침을 명확하게 할 필요가 있다. 이러한 목적으로 기액계면에서 상평형을 가정한 비공비혼합냉매의 내면 홈관내 열전달계수를 예측해 보았다. 그 결과 물질확산 저항을 줄이는 데는 대폭적인 압력손실 증대를 동반한다는 것을 알았다.

제안 방법

우선, 순수 냉매의 응축 촉진 메카니즘을 밝히기 위해 표면 장력과 중력의 발란스에 의한 매우 단순한 모델에 의해서 내면 홈관내 응축 열전달률을 예측했다. 그 결과 이러한 제 1차 근사적 모델화에 의해서도 흠 개수의 최적값 등 지금까지 취급하지 못한 파라메타의 영향을 정성적으로 예측할 수 있었다.

성능/효과

열전달 촉진 메카니즘 해명을 위해 이론적 접근이 충분히 이루어졌다고는 할 수 없다, 1992년에 개최된 제4회 몬트리올 의정서 조약국 회의에서 R22의 천폐가 결정되고 그 대체냉매에 대응한 열전달관 개발, 특히 비공비혼합냉매인 R407C의 열전달성능 저하를 어떻게 극복할 것인가가 큰 기술과제로 대두되었다. 공조기 회사를 중심으로 각종 내면 형상을 가친 열전달관의 실험적 검토가 활발히 이루어져, 특히 저유량, 저건도에서의 응축 성능 저하가 커서 그 향상이 곤란하다는 것을 알게되었다.
이러한 목적으로 기액계면에서 상평형을 가정한 비공비혼합냉매의 내면 홈관내 열전달계수를 예측해 보았다. 그 결과 물질확산 저항을 줄이는 데는 대폭적인 압력손실 증대를 동반한다는 것을 알았다. 이것은 공조기용으로서의 광범위한 사용조건을 고려하면 바공비혼합냉매에 있어서도 순수냉매와 같이 액막 열저항을 줄이는 것을 중시해야 한다는 것을 의미한다.
예측했다. 그 결과 이러한 제 1차 근사적 모델화에 의해서도 흠 개수의 최적값 등 지금까지 취급하지 못한 파라메타의 영향을 정성적으로 예측할 수 있었다. 또한 내면 휜 선단에서의 액 막 두께의 운동 방정식을 풀어 표면장력에 의한 액 배출 효과가 특히 저유량시 내면 홈 관의 주요한 응축 촉진 메카니즘인 것을 확인하였다.
5배의: 응축열전달계수 향상이 있었다. 더욱이 증발열전 / 달계수에 대해서도 순수 냉매에서 1.5〜2배, 비공 ( 비혼합냉매로 L4〜1.7배의 효과를 얻을 수 있었다. 한편 내면형상으로서 나선상이 아니라 <그림 >에 나타낸 것처럼 W자형에 홈을 구성한 해링본 홈관(W홈관이라고도 불린다)이 최근 주목받고 있다.
그 결과 이러한 제 1차 근사적 모델화에 의해서도 흠 개수의 최적값 등 지금까지 취급하지 못한 파라메타의 영향을 정성적으로 예측할 수 있었다. 또한 내면 휜 선단에서의 액 막 두께의 운동 방정식을 풀어 표면장력에 의한 액 배출 효과가 특히 저유량시 내면 홈 관의 주요한 응축 촉진 메카니즘인 것을 확인하였다. <그림 3>에 내면 횐상의 액막두께와 국소열전달 계수의 분포를 나타내었다.

후속연구

현재 나선형 홈 관에 대한 예측식이 활발하게 제안되고 있다. 앞으로 더욱 넓은 범위에서 적용가능한 예측식의 제안이 진행될 것이라 기대된다. 그리고 해링본 홈 관에 대해서도 예측식이 제안되고 있지만 그 유량이나 건조도 의존성은 평활관이과 나선 홈 관과 크게 달라 대폭적인 모델 개조가 필요하리라 생각된다.
그리고 해링본 홈 관에 대해서도 예측식이 제안되고 있지만 그 유량이나 건조도 의존성은 평활관이과 나선 홈 관과 크게 달라 대폭적인 모델 개조가 필요하리라 생각된다. 현상의 규명과 함께 대담한 모델화에 기초한 정밀도 높은 예측식의 제안이 기대된다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

공조기용 열교환기 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

공조기용 열교환기 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper