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판형 열교환기의 주요 설계인자와 설계프로그램 개발에 관한 고찰
Study on Design Factor and Design-code Development for Plate Type Heat Exchangers 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.36 no.8, 2012년, pp.1003 - 1009  

고제현 (한국해양대학교 기계공학과 대학원) ,  박권하 (한국해양대학교 기계에너지시스템공학부) ,  송영호 ((주)대원열판)

초록
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열교환기는 에너지전달을 필요로 하는 산업분야에 널리 사용되고 있으며 효율이 좋은 판형 열교환기의 비중이 크게 증가되고 있다. 본 연구는 판형열교환기의 최적설계를 위하여 주요설계인자를 분석하고 방정식을 유도하였으며 상용코드와 비교 분석하였다. 판의 쉐브론각에 따른 열전달계수와 압력강하 설계식을 도입하였으며 각각의 설계식은 레이놀즈 수의 함수로 표현되었다. 이 설계식을 이용해 쉐브론 각이 동일한 판을 사용하였을 경우와 쉐브론각이 다른 두 판을 교차한 경우에 대하여 성능 해석하였으며 상용프로그램의 결과와 비교분석하였다. 성능해석을 한 결과 대류열전달계수는 8%이내, 압력강하는 5%이내의 오차로 만족할 만한 결과를 나타냈다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Heat exchanger has been widely used in the industry which needs energy transport, and the application of the plate type heat exchanger having high efficiency has been greatly increased. In this study main design parameters are analyzed and new equations are induced. The induced formulation was compa...

주제어

#대류열전달계수   #총괄열전달계수   #압력강하   #쉐브론각  

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

문제 정의

  • 판형열교환기는 국내의 자체 설계 기술이 부족한 실정이고 대부분 국외기술에 의존하고 있다. 본 연구는 상용프로그램과 견줄만한 기술을 확보하기 위해 Taborek[4]에 의한 실험식을 분석하고 더 정확하게 방정식화하여 설계프로그램을 개선하고자 한다.

가설 설정

  • Table 1은 동일한 쉐브론 각을 갖는 경우의 Model 1에 대한 해석조건을 나타낸다. 유량의 범위는 각 모델의 제한 유량까지 적용하였으며 압력은 판형열교환기가 견딜 수 있는 압력을 최대 약 50bar로 가정하여 그 이하의 적당한 입구압력을 선정하였다. 새로운 대류열전달 수식과 마찰계수 수식을 적용하여 제작한 프로그램을 평가하기 위하여 동일한 해석조건을 상용프로그램과 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열교환기 중 물결모양의 판열 열교환기의 장점은 무엇인가? 식품, 화학, 섬유, 전기, 전자, 플랜트, 조선, 원자력 등 에너지 전달을 필요로 하는 산업분야가 매우 광범위해짐에 따라 열교환기의 중요성이 크게 인식되고 있다. 열교환기 중 물결모양의 판형 열교환기는 기존의 Shell & Tube 열교환기에 비해 높은 열교환 성능을 갖기 때문에 설치면적과 무게를 줄일 수 있으며 오염과 분해조립 등의 이점이 많아 여러 분야에서 이용되고 있다[1].
판형열교환기는 어떻게 열전달을 발생시키는가? 판형열교환기는 물리적인 접촉없이 주름형상의 판 사이에서 대향류로 흐르는 고온과 저온의 유체 간에 열을 전달하며 유체가 새어나가지 못하게 특수 가스켓으로 판 주변을 둘러싸고 판을 여러장 겹쳐 여러 유로를 설정한 열교환기이다. 판은 V자 형태의 쉐브론 각을 형성하여 앞뒤 교대로 교차시켜 유체가 지나가는 면적을 넓히고 주름형상으로 인해 난류가 발생하여 큰 열전달을 발생시킨다[5-6].
판형열교환기란 무엇인가? 판형열교환기는 물리적인 접촉없이 주름형상의 판 사이에서 대향류로 흐르는 고온과 저온의 유체 간에 열을 전달하며 유체가 새어나가지 못하게 특수 가스켓으로 판 주변을 둘러싸고 판을 여러장 겹쳐 여러 유로를 설정한 열교환기이다. 판은 V자 형태의 쉐브론 각을 형성하여 앞뒤 교대로 교차시켜 유체가 지나가는 면적을 넓히고 주름형상으로 인해 난류가 발생하여 큰 열전달을 발생시킨다[5-6].
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참고문헌 (6)

  1. J.-H. Park, "Characteristics and applications of plate type heat exchanger", Journal of The Korean Society of Marine Engineering, vol. 33, no. 6, pp. 801-811, 2009 (in Korean). 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. Z. H. AYUB, "Plate heat exchanger literature survey and new heat transfer and pressure drop correlations for refrigerant evaporators", Journal of the Heat Transfer Engineering, vol. 24, no. 5, pp. 3-16, 2003. 

  3. R. K Shah, "Laminar flow friction and forced convection heat transfer in ducts of arbitrary geometry", Journal of the Heat and Mass Transfer, vol. 10, no. 7-8, pp. 849-862, 1975. 

  4. J. Taborek, Heat Exchangers, Hemisphere Washington D.C, 1988. 

  5. L. Wang, Plate Heat Exchangers, WIT Press, pp. 52-109, 2007. 

  6. S. Kakac, Heat Exchangers Selection, Rating, and Thermal Design, CRC Press, pp. 323-348, 1998. 

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