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냉각탑 공기가열기용 전열판의 수치해석적 성능 비교
Performance Comparison of Heat Transfer Plates for Cooling Tower Air Heater Through Numerical Analysis 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.12, 2012년, pp.5676 - 5683  

이을종 (인천대학교 기계시스템공학과) ,  김정식 ((재)인천테크노파크 기술혁신본부) ,  김내현 (인천대학교 기계시스템공학과)

초록
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본 연구에서는 백연방지용 냉각탑의 공기가열기 적용을 목적으로 현재 냉각탑의 충진재로 적용되고 있는 쉐브론형, 웨이브형 그리고 딤플형 전열판 형상에 대한 수치해석을 수행하였다. 해석 결과 동일 소비동력 대비 전열량은 평판보다 고성능 전열판에서 높게 나타났다. 열전달계수는 웨이브 형상에서 가장 크고 쉐브론 형상, 딤플 형상 순으로 나타났다. 웨이브 형상의 경우 교차하는 절곡형상 사이의 왕성한 혼합유동이 열전달 계수를 증진시킨 것으로 판단된다. 마찰계수는 열전달계수와 유사한 경향을 보였다. 하지만 동일 크기 쉬트에서의 전열량 및 압력손실은 쉐브론형에서 가장 크게 나타났다. 이는 쉐브론 형상의 전열면적이 다른 형상에 비하여 월등히 크기 때문이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, numerical analysis was performed on three shapes of heat transfer plates (chevron, wave and dimple type), which are currently used as fillers of cooling towers. Results show that heat transfer rates per consumed power were larger for enhanced plates as compared with that of plain plat...

주제어

#Heat Transfer Plate   #Cooling Tower   #Air Heater   #Numerical Analysis  

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

문제 정의

  • 본 연구에서는 백연방지용 냉각탑의 공기가열기 적용을 목적으로 현재 냉각탑의 충진재로 적용되고 있는 쉐브론형, 웨이브형 그리고 딤플형 전열판 형상에 대한 수치해석을 수행하였다. 또한 평판형 전열판에 대한 수치해석도 수행하여 비교자료로 활용하였다.

가설 설정

  • 따라서 우선 전산해석을 통하여 최적 형상을 도출하려는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 해석의 편의를 위하여 전열판 양쪽 모두 공기가 직교류 형태로 흐르는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다. 이 경우 실제 상황과는 차이가 나지만 전열판 형상에 대한 상대적인 성능평가는 가능하여 최적형상을 도출하는 데는 문제가 없을 것으로 판단하였다.
  • 전산해석은 185mm ×185mm 크기의 전열판에 대하여 수행였고 전열판의 재질은 두께 0.35mm의 PVC로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
냉각탑을 구성하는 것은 무엇인가? 산업설비 및 공조설비에서 발생되는 열부하는 주로 냉각탑을 사용하여 외부로 방출된다. 냉각탑은 공기의 흐름을 형성하는 송풍기와 물의 흐름을 가이드하는 충진재로 구성된다. 송풍기로는 프로펠러 팬 또는 원심식 송풍기가 사용된다.
냉각탑은 어떻게 구분되는가? 물은 충진재 상부에 설치된 노즐로 부터 공급되는데 충진재에서 얇은 수막 형태로 흘러내린다. 냉각탑은 공기와 물의 흐름 방향에 따라 직교류형과 대향류형으로 구분된다[1,2].
백연방지용 냉각탑의 충진재에 대한 수치해석 중, 동일 크기 쉬트에서의 전열량 및 압력손실은 쉐브론형에서 가장 크게 나타났는데 그 이유는? 4) 동일 크기 쉬트에서의 전열량 및 압력손실은 쉐브론형에서 가장 크게 나타났다. 이는 쉐브론형상의 전열면적이 다른 형상에 비하여 월등히 크기 때문이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (18)

  1. S. M. Zivi and B. B. Brand, An Analysis of the Crossflow Cooling Tower, Refrigerationg Engineering, Vol. 64, pp. 31-34 and 90-92, 1956. 

  2. D. R. Baker and H. A. Shryock, A Comprehensive Approach to the Analysis of Cooling Tower Performance, J. Heat Transfer, Vol. 83, pp. 339-349, 1961. Article(CrossRefLink) 

    상세보기 crossref

  3. J. C. Campbell., The Prevention of Fog from Cooling Towers, Annual Meeting of the Cooling Tower Institute, Houston, 1976. 

  4. C. K. Choi., Y. K. Choi., and H. Y. So., A Numerical Study on the Performance Analysis of the Plume Abatement NWD Cooling Tower, Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 11. pp. 1049-1058. 2001. 

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  6. A. Cooper and J. D. Usher, Plate Heat Exchangers, in Heat Exchanger Design Handbook, Hemisphere Publisher, New York, Chap. 3.7, 1983. 

  7. M. Ciafalo, J. Stasiek and M. W. Collins, Investigation of Flow and Heat Transfer in Corrugated Passages, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 39, pp. 165-192. 1996. Article(CrossRefLink) 

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  8. B. Sunden, Flow and Heat Transfer Mechanisms in Plate-Frame Heat Exchangers, in Heat Transfer Enhancement of Heat Exchangers, Kluwer Academic Pub., pp. 185-206, 1999. 

  9. K. H. Lee, W. Y. Choi, J. H. Lee and H. Y. So, Comparison of performance of cooling water with various shape of packings, Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 10, pp. 358-367, 1998. 

  10. S. Y. Yoo, M. H. Chung, K. H. Kim and J. M. Lee, An Experimental Study on the Performance of Plastic Plate Heat Exchanger, Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 17, pp. 117-124, 2005. 

  11. S. Y. Yoo, M. H. Chung and Y. M. Lee, A Study on the Factors Affecting the Performance of Plastic Plate Heat Exchanger, Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 17, pp. 839-848, 2005. 

  12. M. H. Chung, S. Y. Yoo, K. H. Han and H. I. Yoon, A Numerical Study on the Flow and Heat Transfer Characteristics of Plastic Plate Heat Exchanger, Proceedings of the Summer Annual Conference, SAREK, pp. 1366-1371, 2008. 

  13. M. Kim, J.-H. Lee, S. R. Park, H. S. Ra, J. H. Jeong and H. Lim, Experimental Investigation of an Cross-Flow Air-Cooled Heat Exchanger with Single-Wave and Double-Wave Plates, Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 21, pp. 347-354, 

  14. H. J. Ahn, S. H. Lee, N. Hur, H. J. Park and H. S. Ryu, 2010, A Numerical Simulation of Flow and Heat Transfer in a Dimpled-Type Plate Heat Exchanger, Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 22, pp. 149-155, 2009. 

  15. Fluent 12, ANSYS, http://www.ansys.com. 

  16. W. M. Kays., and M. E. Crawfod., Convective Heat and Mass Transfer, 3rd ed., McGraw-Hill Pub., 1993. 

  17. R. K. Shah., and A. L. London, Laminar Flow Forced Convection in a Duct, Academic Pub., New York, 1978. 

  18. R. L. Webb and N. H. Kim, Principles of Enhanced Heat Transfer, 2nd ed., Taylor & Francis Pub., London, 2005. 

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