[논문]증발수 유량이 간접 증발식 냉각기 성능에 미치는 영향

추현선; 이관수; 이대영

[국내논문] 증발수 유량이 간접 증발식 냉각기 성능에 미치는 영향
Effects of Evaporation Water Flow Rate on the Performance of an Indirect Evaporative Cooler 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.18 no.9, 2006년, pp.714 - 721

추현선 (한양대학교 대학원) , 이관수 (한양대학교 공과대학 기계공학부) , 이대영 (한국과학기술연구원 열.유동제어센터)

Abstract ▼ AI-Helper

In evaporative cooling applications, the evaporation water is supplied usually sufficiently larger than the amount evaporated to enlarge contact surface between the water and the air. Especially in indirect evaporative coolers, however, if the evaporation water flow rate is excessively large, the evaporative cooling effect is not used for heat absorption from the hot fluid but spent to the sensible cooling of the evaporation water itself. This would result in a decrease in the cooling performance of the indirect evaporative cooler. In this study, the effects of the evaporation water flow rate on the cooling performance are investigated theoretically. The cooling process in an indirect evaporative cooler is modeled into a set of linear differential equations and solved to obtain the exact solutions to the temperatures of the hot fluid, the moist air, and the evaporation water. Based on the exact solutions, it is analyzed how much the cooling performance is affected by the evaporation water flow rate. The results show that the decrease in the cooling effectiveness is substantial even for a small flow rate of the evaporation water and the relative decrease is more serious for a high-performance evaporative cooler.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 연구에서는 증발수 유량이 간접 증발식 냉 각기의 냉각성능에 미치는 영향을 이론적으로 고 찰한다. 간접 증발식 냉각기의 냉각과정을 미분 방정식으로 모델링하고, 피냉각유체와 습공기, 그 리고 증발수 온도에 관한 엄밀해를 구한다.
본 연구에서는 증발수의 유량을 고려한 증발 냉각기의 냉각성능을 엄밀해를 이용하여 해석하 였으며 다음과 같은 결과를 얻었다.

가설 설정

(2) 물성치는 온도에 관계없이 일정하다.
(4) 수막과 평판을 가로지르는 열저항은 무시 한다.
(6) 습공기의 엔탈피는 습구온도의 1차함수이다.
8은 증발수 유량 증가에 따른 유용도 감소 효과를 보상하여 유용도를 일정하게 유지시키기 위하여 증가시켜야 하는 습공기 열용량비를 나타 낸 것이다. 이 그림에서 중발수는 재순환하는 것 을 가정하였다. 각 채널의 Ntu가 6이고 Cw=0.
(1) 채널 내의 흐름은 유동 및 열적으로 완전 발달되어 있다.

제안 방법

Maclaine-Cross and Banks®는 습공기 포화곡 선의 선형화 및 단위 루이스 수의 가정을 통하여 간접 증발식 냉각과정을 1차원적으로 해석하는 방 법을 제시했다. 이 해석방법을 이용하여 Peterson⑸은 대향류 판형 간접 증발식 열교환기에서 유량비 에 따른 성능변화를 예측하였다. Kettleborough and Hsieh⑹와 Wang and Reid⑺는 간접 증발식 냉각기에서 냉각기 표면의 젖음도가 성능에 미치 는 영향을 분석하였다.
이 해석방법을 이용하여 Peterson⑸은 대향류 판형 간접 증발식 열교환기에서 유량비 에 따른 성능변화를 예측하였다. Kettleborough and Hsieh⑹와 Wang and Reid⑺는 간접 증발식 냉각기에서 냉각기 표면의 젖음도가 성능에 미치 는 영향을 분석하였다. 한편 Facao and Oliveira⑻는 실험적인 연구를 통하여 표면의 불완전한 젖 음도가 상대적으로 적은 중발수 유량 때문임을 확 인하였다.
본 연구에서는 증발수 유량이 간접 증발식 냉 각기의 냉각성능에 미치는 영향을 이론적으로 고 찰한다. 간접 증발식 냉각기의 냉각과정을 미분 방정식으로 모델링하고, 피냉각유체와 습공기, 그 리고 증발수 온도에 관한 엄밀해를 구한다. 이 엄밀해를 이용하여 증발수 유량 중가에 따른 온 도분포의 변화를 고찰하며, 증발수 유량이 냉각 성능에 미치는 영향을 분석한다.
간접 증발식 냉각기의 냉각과정을 미분 방정식으로 모델링하고, 피냉각유체와 습공기, 그 리고 증발수 온도에 관한 엄밀해를 구한다. 이 엄밀해를 이용하여 증발수 유량 중가에 따른 온 도분포의 변화를 고찰하며, 증발수 유량이 냉각 성능에 미치는 영향을 분석한다.
2에 나타내었다. 습공기 열용량비(CQ, 증발수 열용 량비(CQ, 무차원 중발수 유입온도(#)가 각각 1.0, 0.1, 0.5인 경우를 기준으로 하여, 각 인자들 의 변화에 따른 온도분포의 변화를 고찰하였다.

성능/효과

(5) 증발량은 증발수 공급유량에 비하여 무시 할 수 있을 만큼 작다.
증발수의 온도 가 상승한 이후에는 피냉각유체와 증발수 사이의 온도차 감소로 피냉각유체의 냉각률이 감소하며, 습공기에 의한 증발냉각 효과의 많은 부분이 증 발수 자체의 냉각에 소모된다. 결과적으로 증발 수의 유량이 증가하면 증발 냉각기의 냉각성능이 감소한다.
(2) 증발수가 재순환되는 경우, Cw=Q5일 때 증발수 유량의 영향이 없는 이상적인 경우에 비하여 유용도가 10-20% 정도 감소하며, 감소 정도는 유용도가 클수록 크다. 따라서 유용도가 큰 고성능의 증발식 냉각기를 개발하기 위해서는 중발수 유량을 최소화하는 것이 매우 중요하다.
(1) 증발수 유량이 작은 경우, 증발수 공급온도는 냉각성능에 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나 중발수 유량이 큰 경우에는 증발냉각 효과가 대부분 증발수 자체를 냉각시키는 데 소모되어 유용도가 크게 감소한다.

참고문헌 (12)

Yang, W. J., and Clack, D. W., 1975, Spray cooling of air-cooled compact heat exchangers, Int. J, of Heat Mass Transfer, Vol. 18, pp.311-317

상세보기
Brown, W. K., 1996, Application of evaporative cooling to large HV AC system, ASHRAE Transaction, Part I, pp. 895-907
Sweetland, M. and Lienhard, J. H., 2000, Evaporative cooling of continuously drawn glass fibers by water sprays, Int. J. of Heat and Mass Transfer, Vol. 43, pp.777-790

상세보기
Maclaine-Cross, I. L. and Banks, P.J., 1981, A general theory of wet surface heat exchangers and its application to regenerative evaporative cooling, ASME J. Heat Transfer, Vol.103, pp.579-585

상세보기
Peterson, J. L., 1993, An effectiveness model for indirect evaporative coolers, ASHRAE Trans., Vol. 99, pp.392-399

상세보기
Kettleborough, C. F. and Hsieh, C. S., 1983, The thermal performance of the wet surface plastic plate heat exchanger used as an indirect evaporative cooler, ASME J, Heat Transfer, Vol. 105, pp.366-373

상세보기
Wang, T. A. and Reid, R. L., 1996, Surface wettablity effect on an indirect evaporative cooling system, ASHRAE Transaction, Vol. 102, No.1, pp.427-433
Facao, J. and Oliveira, A. C., 2000, Thermal behavior of closed wet cooling towers for use with chilled ceilings, Applied Thermal Engineering, Vol. 43, pp.777-790
Gou, X. C. and Zhao, T. S., 1998, A parametric study of an indirect evaporation air cooler, Int. Comm. Heat Mass Transfer, Vol. 43, pp.777-790
Incropera, F. P. and DeWitt, D. P., 2002, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley and Sons, pp. 647-665
Lee, D.-Y., Lee, J. W. and Kang, B. H., 2005, An experimental study on the effects of porous layer treatment on evaporative cooling of an inclined surface, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 17, pp.25-32
Cangel, P. A., 2003, Heat Transfer: A Practical Approach, 2nd ed., McGraw-Hill, pp. 128-131, 515-553

저자의 다른 논문 :

LOADING...

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