선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 백연방지용 냉각탑의 공기가열기 적용을 목적으로 현재 냉각탑의 충진재로 적용되고 있는 쉐브론형, 웨이브형 그리고 딤플형 전열판 형상의 시료에 대한 성능시험을 수행하였다. 또한 평판형 시료에 대한 성능시험도 수행하였다.
가설 설정
- 여기서 모든 전열판의 전열면적은 투영면적(동일한 가로와 세로를 가지는 평판의 면적)으로 산정하였다. 또한 수력직경도 평판을 가정하여 계산되었다. 이러한 방법은 본 연구의 전열판과 같이 형상이 매우 복잡하여 실제 전열면적 산정이 어려울 경우 널리 사용된다.
제안 방법
- 7에 최적 노즐 높이를 구하기 위한 실험장치를 나타내었다. 공기가열기 하부에 각 채널에서 흘러내리는 유량을 포집할 수 있는 포집부를 설치하고 일정 시간 포집부에 모아진 물의 무게를 계측하는 방식으로 실험을 수행하였다. Fig.
- 공기측 풍량은 흡입식 풍동 후방에 장착된 노즐을사용하여 측정하였고 (ASHRAE 규격 41.2)[18] 시료의 공기측 차압은 정밀도±1.0 Pa의 차압 트랜스듀서로 측정하였다.
- 본 연구에서는 냉각탑 충진재로 널리 사용되고 있는 쉐브론형, 웨이브형, 딤플형 플라스틱 전열판을 사용하여 공기가열기 시료를 제작하고 실험실 규모에서 성능시험을 수행하였다. 또한 비교를 위하여 평판형 공기가열기에 대해서도 실험을 수행하였다. 시료의 크기는 600mm × 600mm × 600mm로 제작되었다.
- 본 연구에서는 백연방지용 냉각탑의 공기가열기 적용을 목적으로 현재 냉각탑의 충진재로 적용되고 있는 쉐브론형, 웨이브형 그리고 딤플형 전열판 형상의 시료에 대한 성능시험을 수행하였다. 또한 평판형 시료에 대한 성능시험도 수행하였다. 실험은 시료의 전방풍속 1~5 m/s, 물 유량 0.
- [15]은 딤플형 판형열교환기에서 딤플의 크기가 전열성능 및 압력손실에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구에서는 냉각탑 충진재로 널리 사용되고 있는 쉐브론형, 웨이브형, 딤플형 플라스틱 전열판을 사용하여 공기가열기 시료를 제작하고 실험실 규모에서 성능시험을 수행하였다. 또한 비교를 위하여 평판형 공기가열기에 대해서도 실험을 수행하였다.
- 순환수의 온도는 정밀도 ± 0.1℃의 정밀 RTD(Pt-100Ω 센서)로써 측정하였고, 유량은 정밀도 ±0.0015 L/s의 질량유량계로 측정하였다.
- 6 에 나타난 바와 같이 시료 상부에 위치한 노즐로부터 공급된다. 이 때 최적 노즐 위치는 유량에 따라 달라질 수 있고 본 연구에서는 실험을 통하여 최적 높이를 구하였다. Fig.
대상 데이터
- 0 mm로 서로 다르다. 공기가열기의 폭은 600 mm이므로 쉐브론형 공기가열기는 전열판 44장, 웨이브 형은 34장, 딤플형은 40장, 평판형은 40장으로 구성된다. 또한 전열판의 전열 면적(A), 유동 단면적(Ac), 수력직경(Dh)도 각 형상에 따라 다르게 나타나는데 Table 1에 그 값들을 정리하였다.
- 시료의 크기는 600mm × 600mm × 600mm로 제작되었다.
- 5에 실험장치 개략도를 나타내었다. 실험장치는 항온항습실 내에 설치되어 외기 조건이 일정한 상태에서 실험을 수행하였다. 공기가열기 시료는 흡입식 풍동의 전단에 설치되고 순환수는 시료 상부에서 노즐을 통하여 공급되었다.
- 시료의 크기는 600mm × 600mm × 600mm로 제작되었다. 전열판은 두께 0.35mm의 PVC를 사용하여 금형 몰딩 제작하였다. 평판의 경우는 두께 0.
- 35mm의 PVC를 사용하여 금형 몰딩 제작하였다. 평판의 경우는 두께 0.5mm의 아크릴판을 사용하였다. Fig.
이론/모형
- 실험중 공기와 물측 열정산은 5%이내에서 일치하였는데 이 값은 풍속이 작을수록 증가하였다. ASHRAE 규격 41.5[19]에 따라 실험오차 해석을 수행하였고 그 결과를 Table 2에 나타내었다. 실험오차는 Reynolds수가 감소할수록 증가하였다.
- 시료하부에서 모아진 순환수는 항온조(5 RT급)로 공급되는데 순환수의 온도 및 유량은 항온조에서 조절되었다. 시료의 공기측 입출구 온습도는 ASHRAE 규격 41.1[17]에 따라 측정하였다. 순환수의 온도는 정밀도 ± 0.
성능/효과
- 1) 모든 시료에서 전열량은 전방풍속과 물 유량이 증가할수록 증가하였다. 공기측 압력손실도 풍속이 증가할수록 증가하였다.
- 2) 동일 풍속에서 전열량은 쉐브론 형상에서 가장 크고 (평판의 1.5~1.7배) 딤플, 웨이브, 평판 순으로 나타났다. 압력강하도 동일한 순서로 나타났다.
- 3) 소비동력 대비 전열량은 쉐브론 형상에서 가장 크게 나타났다. 하지만 다른 세 종류의 형상에서는 큰 차이를 보이지 않았다.
- 3) 총괄열전달계수는 쉐브론 형상에서 가장 크고 (평판의 1.6~1.7배) 웨이브, 딤플, 평판 순으로 나타났다. 마찰계수는 쉐브론, 딤플, 웨이브 평판 순으로 크게 나타났다.
- 4) 쉐브론 형상에서 전열량과 압력손실이 가장 크게 나타났다. 향후 쉐브론 형상에 대하여 전열량을 유지하며 압력손실을 감소시키는 방향으로 쉐브론 각도, 핏치등 형상의 개선이 필요할 것으로 사료된다.
- [13]은 Yoo et al. [11]이 실험한 세 종류의 고성능 전열판 (난류촉진형, 웨이브형, 딤플형)의 전열량 및 압력손실에 대한 수치해석을 수행하였는데 계산 결과는 실험 결과와 대체로 일치하는 경향을 보였다. 특히 웨이브형의 경우 윗판과 아랫판의 웨이브가 교차하는 영역에서 유동 혼합이 강해져 전열성능이 향상된다고 보고하였다.
- 이 때 공기측 입구 온습도는 건구온도 30℃, 습구온도 19℃로 유지되었고 물의 온도는 39℃로 유지되었다. 모든 시료에서 풍속과 물 유량이 증가할수록 전열량이 증가함을 보인다.
- [11] 은 배열 회수용 플라스틱 판형 열교환기의 전열성능을 향상시키는 방안으로 난류촉진형, 웨이브형, 딤플형에 대한 성능시험을 수행하였다. 실험결과 전열성능은 웨이브형에서 가장 크게 나타나고 압력손실은 딤플형에서 가장 작게 나타났다. Yoo et al.
- 5[19]에 따라 실험오차 해석을 수행하였고 그 결과를 Table 2에 나타내었다. 실험오차는 Reynolds수가 감소할수록 증가하였다.
- 풍속과 물 유량은 공기가열기 작동 범위를 고려하여 선정하였다[5]. 실험중 공기와 물측 열정산은 5%이내에서 일치하였는데 이 값은 풍속이 작을수록 증가하였다. ASHRAE 규격 41.
- 다른 유량에서도 동일한 방법으로 최적 노즐 높이를 결정하였다. 최적 노즐 높이는 유량이 감소할수록 증가하였는데 유량 0.24 kg/s에서 17 cm, 유량 0.19 kg/s 에서는 30 cm로 나타났다. 유량이 감소할수록 노즐의 분사각도 감소하고 이를 보완하기 위해서 높은 노즐 높이가 필요한 것으로 판단된다.
후속연구
- 4) 쉐브론 형상에서 전열량과 압력손실이 가장 크게 나타났다. 향후 쉐브론 형상에 대하여 전열량을 유지하며 압력손실을 감소시키는 방향으로 쉐브론 각도, 핏치등 형상의 개선이 필요할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.