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문제 정의
- (3) 동일한 조건에서 타원형 엠보싱 형상의 판형열교환기가 다른 형상에 비하여 열전달 및 압력강하 측면에서 우수한 특성을 보이므로 흡수식 적용 용액 열교환기 형상으로 추천하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 실제 210 RT급 흡수식 냉·온수시스템의 용액열교환기의 허용압력조건과 열전달 특성을 만족하는 판형열교환기를 개발하기 위하여 내부 전열판의 형상변화에 따른 용접형 판형열교환기에 대한 수치 해석을 범용 열 및 유체유동 해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 수행하고, 총 3가지 엠보싱형상에 대한 열전달 및 압력강하 특성을 비교하고자 한다.
- 본 연구에서는 단일패스의 대향류 구조를 가진 용접형 판형 열교환기에 대해 수치해석을 수행하였다. 입구에서 유입되는 저온유체의 온도는 362.
- (5) 표준 κ-ε 난류 모델은 난류 유동해석에 주로 쓰이고 있는 모델로서 시간변화에 따른 와류점성(eddy-viscosity) 특성과 레이놀즈 수가 높은 유동의 특성을 보다 정확하게 예측한다. 본 연구에서는 용접형 판형 열교환기로 유입되는 유체 및 해석 대상 모델 내부의 구조, 열유동 조건을 고려하여 물리적으로 적절한 수치해를 얻고자 열교환기의 내부유동에 대해 다음과 같은 가정을 하였다.
- 본 연구에서는 흡수식 시스템의 용액열교환기에 판형 열교환기를 적용하기 위해 엠보싱타입의 용접형 판형 열교환기의 열전달 및 압력강하 특성을 수치해석을 통하여 알아보았으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 본 해석에서는 흡수식 시스템의 용액 열교환기용 판형 열교환기를 개발하기 위하여, 실제 흡수식시스템의 용액 열교환기의 온도조건 및 유량, 허용압력강하 조건을 만족하는 용접형 판형 열교환기의 3가지 엠보싱(embossing) 형상 전열판을 고안하였다. 용접형 판형 열교환기의 내부 전열판 형상변화에 따른 내부 유동해석을 위하여 구성된 쉐브론 엠보싱, 타원형 엠보싱, 원형엠보싱 형상이 Fig.
가설 설정
- (6) 수렴판정은 모든 격자점에서 무차원 잔차(residual)가 10-4 이내이면 수렴한 것으로 가정하였다. 위와 같은 계산은 상용 CFD 코드인 FLUENT 6.
- ⅰ) 유체의 열역학적 물성치(밀도, 점성계수, 열전도도)는 온도에 대하여 일정하다.
- ⅱ) 오염계수(fouling factor)에 의한 총괄 열전달계수에 대한 영향은 무시한다.
- ⅲ) 유로에서의 유동분산은 모든 채널에서 동일하다.
- ⅳ) 열교환기 주위로의 열손실은 없다고 가정한다.
- ⅵ) 중력에 의한 영향은 무시한다.
- 용접형 판형 열교환기의 내부유체의 유동에 대한 수치 계산은 3차원 정상상태로 가정하여 수행되었다. 내부 유동장의 수치해를 얻기 위해 표준 κ-ε 난류 모델을 적용하였다.
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