[논문]공기조화기내 메쉬삽입 물-공기 직접접촉의 열전달 특성 연구

전용한; 김종윤; 김남진; 서태범; 김종보

[국내논문] 공기조화기내 메쉬삽입 물-공기 직접접촉의 열전달 특성 연구
Air Handling Unit Utilizing Water/Air Direct Contact Heat Exchanger with Mesh 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.20 no.1, 2008년, pp.75 - 80

전용한 (인하대학교 대학원) , 김종윤 (인하대학교 기계기술공동연구소) , 김남진 (제주대학교 에너지공학과) , 서태범 (인하대학교 기계공학과) , 김종보 (인하대학교 대학원)

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this research was to investigate the enhancement of heat transfer by mesh in water/air direct contact air conditioning system. Mesh is inserted as a turbulent promoter in front of the water injection nozzle. The heat transfer characteristics with and without mesh and the effect of the number of inserted mesh and mesh porosity size have been studied experimentally. Inserted mesh improves heat transfer efficiency compared to non~inserted mesh system and heat transfer efficiency increased as the number of mesh is increased. Meanwhile, heat transfer efficiency decreased as the porosity of the mesh is increased. With inserted mesh, inlet and outlet temperature difference of air increased more than 50%. Heat exchange time of water/air to reach the 100% humidity decreased less than 30%. This result shows inserted mesh can enhance the performance of the water/air direct contact air conditioning system.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 연구에서는 기존의 간접접촉식 공기조화 장치에 설치되어 있는 냉각 코일과 가열 코일 없이 공기와 물 분무입자를 직접 접촉하는 물-공기 직접접촉식 공기조화장치에 메쉬를 삽입하여 유효열전달 면적의 증가와 잠열효과에 의해 열전달 효율을 증가 시키고자 한다. 또한 메쉬를 삽입하였을 경우 공기조화기의 성능향상에 미치는 영향을 평 가하고자한다.
증가 시키고자 한다. 또한 메쉬를 삽입하였을 경우 공기조화기의 성능향상에 미치는 영향을 평 가하고자한다.

제안 방법

Bohn⑶은 열교환기에서 두 유체를 직접 접촉시키는 실험을 통해 체적 열전달계수를 구하였고, 직접접촉식 열교환기와 기존의 핀-관 열교환기를 경제적으로 비교하였다. Song et al.
시험부는 길이 2000 mm 내경 164mm, 외경 180mm인 원형 아크릴로 제작 하였으며 시험부 입구에 항온조를 설치하여 일정한 온도의 물이 공급 될 수 있도록 설치하였다. 시험부 입구에 스텐레스 스틸 재질의 메 쉬를 삽입하였으며 메쉬의 두께를 100mm, 200mm, 300 mm로 변화 시킬 수 있도록 하였다. Fig.
설치하였다. 또한 노즐 위에 외경 164mm 스폰지를 이용하여 수분이 풍동 내부로 유입되는 것을 방지하였으며 수분 제거기 상부에 온도와 습도를 측정할 수 있는 계측장치를 설치하였다. 시험부 출구 부분에는 피토튜브를 설치하여 출구에서의 공기의 유속을 측정 할 수 있도록 하였으며, 공기의 온도는 측정 위치는 Fig.
된다. 따라서 이에 대한 연구를 위하여메쉬 삽입 시 다공도와 메쉬의 두께를 변화 시키며 실험을 실시하였다.
메쉬의 다공도는 체적의 비를 이용하여 계산하였다. 메쉬가 적층되는 곳 전체의 체적을 계산하고, 실제 메쉬의 체적을 측정하여 이 둘 사이의 비를 이용하였으며 식(1)과 같이 다공도를 측정하였다.
메쉬의 다공도와 두께에 따른 공기의 온도변화에 대한 측정을 위하여 Mesh의 두께를 100~300 mm로 변화시키며 실험을 실시하였다. 실험 결과로 메쉬가 두께가 두꺼워질수록 입출구 온도 차는 크게 나타났으며, 습도의 경우는 습도 100%의 도달 시간은 2~3초 이내에 이루어졌다.
본 연구에서는 물-공기 직접접촉 열교환기 방식의 정밀 온도-습도 제어기에 메쉬를 삽입했을경우, ■ 메쉬 두께에 따른 온도차 및 메쉬의 다공도, 공기의 속도, 물의 공급 유량에 대하여 열전달 특성을 비교 검토하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

대상 데이터

공급 할 수 있다. 시험부는 길이 2000 mm 내경 164mm, 외경 180mm인 원형 아크릴로 제작 하였으며 시험부 입구에 항온조를 설치하여 일정한 온도의 물이 공급 될 수 있도록 설치하였다. 시험부 입구에 스텐레스 스틸 재질의 메 쉬를 삽입하였으며 메쉬의 두께를 100mm, 200mm, 300 mm로 변화 시킬 수 있도록 하였다.

성능/효과

열교환기에 일정한 온도의 물을 분사하기위해 항온수조를 가동시켜 물의 온도를 30 °C로 일정하게 유지하였다. 일반적인 겨울철 실내 온도는 20 °C ~22 °C, 습도는 40%~50%로 규정하고 있으며 본 연구에서는 예비실험을 통하여 외부 온도가 2~4 °C일 때 공급되 는 물의 온도가 30 °C 일 때 공기 조화기 의 출구 조건을 만족 하였다. 열교환기 하단으로 내려온 물은 항온수조(1)로 회수되며 열교환기 출구로 배출되는 상대습도 100%의 공기는 수분 제거기(6)를 통과하게 된다.
변화시키며 실험을 실시하였다. 실험 결과로 메쉬가 두께가 두꺼워질수록 입출구 온도 차는 크게 나타났으며, 습도의 경우는 습도 100%의 도달 시간은 2~3초 이내에 이루어졌다. 메쉬의 두께에 대한 결과는 그림에 나타낸 바와 같이 메 쉬가 없을 경우 (meshO) 와 mesh 1, mesh 2, mesh 3일 경우 각각 평균 온도차이가 65%, 94%, 111% 증가 하였으나, 전항대비 증가율은 점차 감소하였다.
또한 메쉬의 다공도가 증가함에 따라 공기와 물의 열, 물질교환이 원활이 이루어 지지 않아서 정상 상태에서 의 온도증가분이 감소하였다.
그림에서 나타났듯이 공기의 속도가 동시에 증가하기 때문에 공기와 물의 열 교환 및 물질교환이 일어나는 시간이 감소하게 되었다. 즉, 공기의 속도가 증가함에 따라 정상 상태에 도달했을 경우의 100% 습공기의 온도가 낮아지는 경향이 나타났다. 공기의 속도가 증가하면 열 교환 및 물질교환이 일어나는 부피를 통과하는 시간이 짧아지게 된다.
따라서 입구 속도가 작을수록 열전달에 보다 유리한 공기 속도 분포가 되었다. 따라서 공기 입구 속도가 작을수록 보다 균일한 속도분포를 얻을 수 있으며, 작동유체의 경우도 유동 확산의 거리가 짧아져 열전달 가용면적이 커져 열전달이 증가한다. 결과적으로 메쉬 개수와 물의 유량이 증가 할수록 공기의 속도와 다공도가 낮을수록 입출구 온도차가 증가하였다.
따라서 공기 입구 속도가 작을수록 보다 균일한 속도분포를 얻을 수 있으며, 작동유체의 경우도 유동 확산의 거리가 짧아져 열전달 가용면적이 커져 열전달이 증가한다. 결과적으로 메쉬 개수와 물의 유량이 증가 할수록 공기의 속도와 다공도가 낮을수록 입출구 온도차가 증가하였다.
(1) 열교환기에 메쉬를 삽입했을 경우 메 쉬를 삽입하지 않은 경우와 비교해 열전달 성능은 향상된다. 그러나 메쉬 두께의 증가에 따른 전항 대비 열전달 증가율은 크게 증가하지 않는다.
(3) 공기의 속도가 증가 할수록 일출구 온도 차이가 적게 나타난다. 또한 공기의 속도와 메쉬두께를 동시에 증가시켜서 측정한 결과에서도 입출구 온도차이가 현저하게 낮게 나타났다.
적게 나타난다. 또한 공기의 속도와 메쉬두께를 동시에 증가시켜서 측정한 결과에서도 입출구 온도차이가 현저하게 낮게 나타났다.
(4) 열교환기에 공급되는 물의 유량 증가는 공기와 물 사이에 열전달을 빠르게 진행한다. 이는 물의 유량 증가는 곧 물과 공기사이에 표면적의 증가를 초래하기 때문에 열전달 성능이 향상된다.
(5) 메쉬의 존재에 따라 입 . 출구 온도차이가 65%, 94%, 111% 증가 하였으나, 전항대비 증가율은 점차 감소하였다.
실험 결과로 메쉬가 두께가 두꺼워질수록 입출구 온도 차는 크게 나타났으며, 습도의 경우는 습도 100%의 도달 시간은 2~3초 이내에 이루어졌다. 메쉬의 두께에 대한 결과는 그림에 나타낸 바와 같이 메 쉬가 없을 경우 (meshO) 와 mesh 1, mesh 2, mesh 3일 경우 각각 평균 온도차이가 65%, 94%, 111% 증가 하였으나, 전항대비 증가율은 점차 감소하였다. 일반적으로 메쉬의 두께가 두꺼워 지면 열교환과 물질 전달의 측면에서 유리하므로 유입된 공기가 물에게서 에너지를 흡수하는 효과가 있다.
(2) 메쉬의 다공도를 변화시켜 측정한 결과 열전달 성능은 저하된다. 이는 유동 저항에 기인한 것이며 다공도가 72% 부근에서 최적 열전달 성능을 나타나는 구간이 존재한다.

참고문헌 (5)

Tadris, L., Shehu Diso, I., Santini, R. and Pantaloni, J., 1987, Vaporization of a liquid by direct contact in another immiscible liquid, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 30, No. 9, pp. 1773-1785

상세보기
Jacobs, H. R., 1988, Direct-contact heat tranfer for process technologies, J. Heat Transfer, Vol. 110, pp. 1259-1270

상세보기
Bohn, M. S., 1985, Air molten salt direct contact heat exchange, Trans. of the ASME, J. of Solar Energy Engineering, Vol. 107, pp. 208-214

상세보기
Song, M., Steiff, A. and Weinspach, P. M., 1998, Direct-contact heat tranfer with change of phase : A population balance model, Proc., 11th Int. Heat Tranfer Conf., Kyungju, Vol. 6, pp. 457-462
Kang, Y. H., Kim, N. J. and Kim, C. B., 2000, A numerical study on heat tranfer characteristics in a spray column direct cintact heat exchanger, Korean J. of Air-conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 12, No. 8, pp. 735-744

저자의 다른 논문 :

LOADING...

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

원문 URL 링크

건축도시연구정보센터 : 저널
DBPia : 저널
AccessON : 저널

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

연관된 기능

미래기술 디렉토리

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

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

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

연합인증