이 실험의 목적은 튜브형 증발관에서 입구 공기 속도, 온도와 상대 습도에 따른 서리층 생성의 비교 검토에 있다. 입구 공기 속도와 온도는 각각 $0.3^m/_s,\;0.6^m/_s,\;0.9^m/_s,\;15^{\circ}C,\;20^{\circ}C,\;25^{\circ}C$로 하였고, 상대 습도는 $70\%\~90\%$로 하였다. 그리고 일반적인 공조기용 열교환기에서의 서리발생 현상을 파악하기 위하여 냉각튜브의 온도를 $-15^{\circ}C$로 일정하게 유지하였다. 그 결과 공급공기의 상대습도, 유속 및 온도가 증가할수록 서리 생성량이 증가함을 알 수 있었다.
이 실험의 목적은 튜브형 증발관에서 입구 공기 속도, 온도와 상대 습도에 따른 서리층 생성의 비교 검토에 있다. 입구 공기 속도와 온도는 각각 $0.3^m/_s,\;0.6^m/_s,\;0.9^m/_s,\;15^{\circ}C,\;20^{\circ}C,\;25^{\circ}C$로 하였고, 상대 습도는 $70\%\~90\%$로 하였다. 그리고 일반적인 공조기용 열교환기에서의 서리발생 현상을 파악하기 위하여 냉각튜브의 온도를 $-15^{\circ}C$로 일정하게 유지하였다. 그 결과 공급공기의 상대습도, 유속 및 온도가 증가할수록 서리 생성량이 증가함을 알 수 있었다.
The object qf this experiment was the evaluation of the growth rate of frost layer conditioned by inlet air's velocity, temperature and relative humidity on the copper tube in evaporator. In this experiment, the inlet air's velocity were $0.3^m/_s,\;0.6^m/_s,\;0.9^m/_s,$ temperature were ...
The object qf this experiment was the evaluation of the growth rate of frost layer conditioned by inlet air's velocity, temperature and relative humidity on the copper tube in evaporator. In this experiment, the inlet air's velocity were $0.3^m/_s,\;0.6^m/_s,\;0.9^m/_s,$ temperature were $15^{\circ}C,\;20^{\circ}C,\;25^{\circ}C$ and the variation of relative humidity was $70\%~90\%$. And the brine temperature flowing through the copper tubes was kept $-15{\circ}C$ because generally cooling temperature range is constantly $-15^{\circ}C$ in the heat exchanger for air conditioning system It was found that the amount of frost generation increased so that the relative humidity, velocity and temperature of supply air increased.
The object qf this experiment was the evaluation of the growth rate of frost layer conditioned by inlet air's velocity, temperature and relative humidity on the copper tube in evaporator. In this experiment, the inlet air's velocity were $0.3^m/_s,\;0.6^m/_s,\;0.9^m/_s,$ temperature were $15^{\circ}C,\;20^{\circ}C,\;25^{\circ}C$ and the variation of relative humidity was $70\%~90\%$. And the brine temperature flowing through the copper tubes was kept $-15{\circ}C$ because generally cooling temperature range is constantly $-15^{\circ}C$ in the heat exchanger for air conditioning system It was found that the amount of frost generation increased so that the relative humidity, velocity and temperature of supply air increased.
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문제 정의
하지만 열 저항의 80-85%를차지하는 관 외측 서리층과 관련한 논문들은 현실적으로 미흡한 실정이다. 따라서 핀 효율 개선 및 열교환기 표면의 서리발생 현상의 파악이 중요한 과제이며 본 연구에서는 튜브형증발관에서 공급 공기의 유속, 온도, 및 상대습도에 의한 서리발생량의 변화에 대하여 실험적 검토를 수행하였다.
본 연구에서는 공급 공기의 유속, 온도, 및 상대습도에 의한서리발생량의 변화에 대하여 실험적으로 수행하였으며, 본 실험범위 안에서 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
공기가열부 ④ 및 냉각부 ⑤는 가로 470mm, 세로400皿1, 9단 4열의 핀-튜브 열교환기로, 열교환기에 공급되는 온수 및 브라인의 양을 조절하여 공급공기를 소정의 온도로 유지하였다. 가습부 ⑦은 21即의 히터를내장한 증기가습기로 슬라이닥스에서 공급전압을 조절하여발생 증기량을 조절하였으며, 팬 입구부에 설치하여 공급공기의 습도 조절시 사용하였다.
그리고 동관 입구부에 피토관(Pitot tube)을 설치하여 공급공기의 풍속을 측정하였다. 또한 촬영 시 상부 촬영효과를 높이기 위하여 가시화부의 아크릴판 하부에 검은색 테이프로 처리 하였다.
가시화부는 동관표면의 서리층의 발생현상을 관찰할 수 있도록 두께 20皿1의 투명한 아크릴판을 사용하여 제작하였다. 동관 입출구부의 공기온도를 측정하기 위해 열전대 (K-type)를 각 1개소 부착하였고, 상대습도를 측정하기 위해습도계(HMP-234)를 부착하였다.
5℃, 습도 ±1%이다. 동관표면에서 생성되는 서리형상을 가시화 하기위하여 He-Ne 레이저광을 비추어 서리층에 반사되는 빛을 시험부의 상부에서 디지털 카메라로 매 30분마다 1회씩 4회 촬영하였다. 서 리 생성량은 정상상태에서 부착된 서리를 융해시켜 측정하였다.
풍속을 측정하였다. 또한 촬영 시 상부 촬영효과를 높이기 위하여 가시화부의 아크릴판 하부에 검은색 테이프로 처리 하였다.
동관표면에서 생성되는 서리형상을 가시화 하기위하여 He-Ne 레이저광을 비추어 서리층에 반사되는 빛을 시험부의 상부에서 디지털 카메라로 매 30분마다 1회씩 4회 촬영하였다. 서 리 생성량은 정상상태에서 부착된 서리를 융해시켜 측정하였다. Fig.
서리량은 실험 시작 후 120분이 경과해 실험을 종료하였을시 동관 밑에 작은 집수 장치를 설치하고 온수탱크에서 40笆 의 온수를 동관에 순환시킴으로서 서리를 융해하여 그 물의양을 정밀 저울로 측정하였다. 그림에서 알 수 있듯이 상대습도가 증가할수록 발생 서리량이 증가하게 되며, 이는 전술한바와 같이 물질 전달량이 증가하기 때문이다.
소정의 실험 조건을 형성하는 동안 시험부 동관에 서리의착상현상 발생을 방지하기위하여 비 닐 랩 (vinyl rap)을 부착하였으며, 실험 시작과 동시에 제거 하였다. 본 실험의 오차 범위는 입구공기온도 ±0.
실험은 먼저 송풍기를 운전하여 공급 공기의 풍속을 소정의풍속으로 일정히 유지한 후 냉각, 가열 및 가습을 통하여 공급공기의 온도 및 습도가 일정하게 유지된 상태에서 냉각용 브라인을 시험부로 공급하는 시간을 실험 개시 시간으로 하였다. 소정의 실험 조건을 형성하는 동안 시험부 동관에 서리의착상현상 발생을 방지하기위하여 비 닐 랩 (vinyl rap)을 부착하였으며, 실험 시작과 동시에 제거 하였다.
실험조건으로는 공급공기의 유속(Uoo)을 0.3m/s, 0.6m/s, 0.9m/s, 공급공기의 온도(TQ를 15℃, 20℃, 25℃, 공급공기의상대습도(审8)를 70%, 80%, 90%로 하였으며, 동관내의 브라인의 온도는 일반적 냉동 공조용 열교환기의 냉각온도(Tw)범위를 고려해 -15℃로 일정하게 유지하였으며, 이들 각각의 조건에서 생성되는 서리형상 및 생성량을 비교 검토하였다. (Table 1)
대상 데이터
3皿1의 동관을 사용하였으며 동관내의 온도를 측정하기 위하여 동관의 입구 및 출구에 각각 2개의 열전대(C-A type)를설치하였다. 가시화부는 동관표면의 서리층의 발생현상을 관찰할 수 있도록 두께 20皿1의 투명한 아크릴판을 사용하여 제작하였다. 동관 입출구부의 공기온도를 측정하기 위해 열전대 (K-type)를 각 1개소 부착하였고, 상대습도를 측정하기 위해습도계(HMP-234)를 부착하였다.
2는 시험부의 상세도이다. 시험부는 길이 450mm, 외경 41.3皿1의 동관을 사용하였으며 동관내의 온도를 측정하기 위하여 동관의 입구 및 출구에 각각 2개의 열전대(C-A type)를설치하였다. 가시화부는 동관표면의 서리층의 발생현상을 관찰할 수 있도록 두께 20皿1의 투명한 아크릴판을 사용하여 제작하였다.
1은 실험장치의 전체 계통도이다. 실험장치는 개회로풍동장치로서, 크게 공급공기의 유속을 조절하는 풍량조절부, 공급공기의 온도를 조절하는 공기가열부 및 냉각부, 공급공기의 습도를 조절하기 위한 가습부, 냉각면의 온도를 조절하기위한 브라인 순환부, 시험부 및 가시화부로 구성되어 있다. 풍량조절부 ①은 1.
성능/효과
1. 공급 공기의 상대습도가 증가할수록 유입공기의 습도 증가함에 따라 유동공기와 서리표면간의 수증기 농도차가 커져 농도 차에 의한 구동력이 증가되어 서리 생성량이 증가 한다.
2. 공급 공기의 유속이 증가할수록 서리 생성량이 증가 한다.
3. 공급 공기의 온도가 증가할수록 온도구배에 의한 열유속의증가로 열 및 물질 전달률이 증가하여 서리생성량도 증가하게 된다.
참고문헌 (4)
Shaerif, S. A., Raju, S. P., Paclki, M. M., and Chan, A. B.(1993), 'A Semi-emoirical Transient Method for Modeling Frost Formation on a Flat Plate', Rev Int, Froid, Vol. 16, 5, pp. 321-329
Tao, Y. X., Mao, Y., and Besant, R. W. (1994), 'Frost Growth Characteristics on Heat Exchanger Surlaces', HTD-Vol. 286, 'Fundamentals of Phase changes: Sublimation and Solidification', ASME, pp.28-38
Yonko, J. D., Sepsy, C. F.(1976), 'An investigation of the thermal conductivity of frost while forming on a flat horizontal plate', ASHRAE Trans. Vol. 73, Part 1, pp.1.1-1.11
Lee, Y. B., Ro, S. T., 'An experimental study of frost forming on the horizontal cylinder under cross flow', 공기조화 냉동공학 논문집 11호 제 4권 pp. 448-456, 1999
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