[논문]수치해석에 의한 TUBE-AND-PLATE형 응축기의 판 형태 및 입구 형상변화에 따른 유동 및 열전달 특성

최우진; 권오붕; 임희창; 김명관; 이연수

수치해석에 의한 TUBE-AND-PLATE형 응축기의 판 형태 및 입구 형상변화에 따른 유동 및 열전달 특성
Flow and Heat Transfer Characteristics of Tube-and-Plate Condenser with Different Plate Shapes and Inlet Geometries using Numerical Analysis 원문보기

Recently, a study on condensers for refrigerators has focused on new model which will cost less and will be more efficient. Some widely used condensers for domestic refrigerators are wire-and-tube type condenser, hot-wall type condenser, and spiral type condenser. Some companies which use the spiral type condenser at the moment try to develop a new tube-and-plate type condenser which will cost less and will be as efficient as the spiral type. As a standard condenser type, tube-and-plate type condenser is used in this study. A two-dimensional numerical model for the tube-and-plate type condenser is proposed, and the flow and heat transfer characteristics for several types of condensers are investigated.

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

문제 정의

DI, D2, D3형태는 응축기 중앙부를 축을 기준으로 각각 15mm, 20mm, 25mm만큼 막은 형태이고, D4형태는 중앙부를 25mm만큼 막은 상태에서 위쪽 입구 부분을 5mm만큼 막은 모델이며, D5형태는 위쪽의 두 입구를 5mm만큼 더 막은 형태이다. 중앙부를 막아 열전달에 기여하지 않고 중앙부를 통과하는 공기량을 감소시키고자 하였다. Fig.

제안 방법

Tube-and-plate형 응축기 의 판의 형태와 응축기 입구의 형상에 대하여, 2차원 수치 시뮬레이션을 통하여 응축기내 공기유동과 열전달 효율을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
그러나 B형태는 전체적인 판의 면적이 줄어들어 열전달 또한 감소하는 결과를 보였다. c, D형태는 판의 면적을 유지하면서 열전달을 증가시킬 수 있도록 설계되었다. 결과적으로 Fig.
계산에서 사용된 관내의 냉매온도 Ti 는 Table 2 와 같다. 관의 각 열의 온도는 본 시뮬레이션과 동시에 수행된 응축기 실험으로부터 산출된 실험값을 토대로 선형적인 온도 분포를 근거로 하여 계산에 적용되었다.
그러나 컴퓨터의 수용 가능한 메모리의 한계성 때문에 의미 있는 결과를 얻기 위해 3차원 수치 시뮬레이션으로 격자를 생성하고 계산 결과를 얻기는 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 tube-and-plate형 응축기에 대하여 2차원 수치 시뮬레이션을 적용하였으며, 몇 가지의 형태에 대한 응축기 내 공기 유동과 열전달 현상을 분석하였다.
1에서 AB구간은 입구(inlet) 이고 BC구간은 축대칭 조건의 해석을 위한 축(axis), 그리고 CD구간은 출구(outlet)영역을 나타낸다. 또한, AE 와 ED구간은 단열경계조건을 적용하였다. 계산 영역 내부에는 관과 핀이 위치하고 있다.
이러한 사구역(dead zone)의 형성은 열교환을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 사구역의 형성을 줄이기 위한 방안으로 판에 구멍을 만들어 위쪽 부분의 유동을 가능하게 하였다. Fig.
수치 시뮬레이션을 위한 계산을 간략화하기 위해 계산 영역으로는 tube-and-plate형 응축기의한 단면을 사용하였고, 또한 3차원 해석을 위해 축대칭 조건을 사용하였다. 해석에 사용된 응축기의 단면을 Fig.
압력 차이에 의한 유동상태를 시뮬레이션하기 위해 입출구에서는 압력경계조건을 사용하였다. 그리고 온도에 대한 입구 경계 조건으로는 공기의 온도인 30℃를 사용하였다.

이론/모형

수치 시뮬레이션을 하기 위한 CFD 코드로는 FLUENT®를 사용하였다. 연속방정식과 운동량방정식의 이산화방법으로 유한 체적법이 사용되었으며, 대류-확산항의 해법으로 2차 상류차분도식 (quadratic upwind differencing scheme), SIMPLEC 알고리즘을 사용하였고, 난류모델7)로서 표준 kr모델을 사용하였다.
사용하였다. 연속방정식과 운동량방정식의 이산화방법으로 유한 체적법이 사용되었으며, 대류-확산항의 해법으로 2차 상류차분도식 (quadratic upwind differencing scheme), SIMPLEC 알고리즘을 사용하였고, 난류모델7)로서 표준 kr모델을 사용하였다.

성능/효과

1) 판의 형상에 따른 4가지 형태의 응축기의 해석 결과, D형태의 경우가 열전달이 가장 잘 되었다. 이를 통해, 판의 면적을 유지하면서 공기 유동을 변화 시켜 열전달을 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
2) 판의 두께 증가에 따른 열전달 효율의 해석 결과, 판 두께가 증가함에 따라 열전달 효율도 증가하지만, 두께증가에 대한 열전달 효율의 증가는 미소하였다.
3) 응축기 입구의 형상 변화에 따른 6가지 형태의 비교 해석 하였으며, D3형태의 열전달률이 가장 높게 나타난 것으로 보아, 응축기 중앙부로 통과되는 공기량을 줄임으로써 열전달 효율의 상승을 기대할 수 있다.
12에서 6가지 형태의 팬 동력에 따른 열전달률을 보여주고 있다. D3형태가 가장 높은 열전달률을 보이고 있으며, 중앙부를 막아 중앙부의 손실 유량을 감소시킬수록 열전달 효율이 증가하는 것으로 판단된다. 반면, Fig.
c, D형태는 판의 면적을 유지하면서 열전달을 증가시킬 수 있도록 설계되었다. 결과적으로 Fig. 4에서 사구역을 줄인 B, C, D형태의 온도분포가 A형태에 비해 개선되었다는 것을 확인할 수 있다.
관의 내부에는 냉매가 흐르며, 외부로는 팬(fan)을 이용하여 공기를 강제 통풍시켜 유체가 함유하고 있는 열을 냉각시키는 구조로 되어 있는 공랭식 냉각기 (air cooler)이다. 응축기의 형태를 개선함으로써 기존의 spiral형 응축기와 비교하여 동등한 냉각효과를 얻음과 동시에 에너지 효율을 높이고 비용절감효과를 얻을 수 있다. 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션은 응축기판의 형상 또는 응축기의 입구형태에 따른 성능이나 유동 특성을 조사하고 파악하기 위한 유용한 방법이 될 수 있다.
이를 통해, 판의 면적을 유지하면서 공기 유동을 변화 시켜 열전달을 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
11에 나타내고 있다. 일정 압력에서 기존의 D형태가 유량이 가장 크며, 입구를 막을수록 전체적인 유량은 감소한다. 입구를 막은 판 사이의 유량이 감소하여 전체적인 유량도 따라서 감소하게 된다.
5에 나타내었다. 주어진 입출구 압력차에 대하여 B형태가 공기유량이 가장 크며, C형태는 4가지 중 가장 적은 공기유량이 흐르는 것으로 관찰되었다. 다시 말하면, 같은 유량에서 C형태가 압력손실이 가장 크다고 볼 수 있다.

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

수치해석에 의한 TUBE-AND-PLATE형 응축기의 판 형태 및 입구 형상변화에 따른 유동 및 열전달 특성
Flow and Heat Transfer Characteristics of Tube-and-Plate Condenser with Different Plate Shapes and Inlet Geometries using Numerical Analysis 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

수치해석에 의한 TUBE-AND-PLATE형 응축기의 판 형태 및 입구 형상변화에 따른 유동 및 열전달 특성 Flow and Heat Transfer Characteristics of Tube-and-Plate Condenser with Different Plate Shapes and Inlet Geometries using Numerical Analysis 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

최우진 (1) 권오붕 (43) 임희창 (8) 김명관 (6) 이연수 (1)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

수치해석에 의한 TUBE-AND-PLATE형 응축기의 판 형태 및 입구 형상변화에 따른 유동 및 열전달 특성
Flow and Heat Transfer Characteristics of Tube-and-Plate Condenser with Different Plate Shapes and Inlet Geometries using Numerical Analysis 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper