본 연구에서는 히트펌프 건조기용에 적용될 PF 열교환기에 대하여 연구되었다. PF 열교환기의 설치 경사각($0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$)에 따른 3종 PF 열교환기의 능력과 제습량을 측정하였다. 실험은 건구온도 $60^{\circ}C$, 상대습도 70%, 풍속 0.5m/s에서 진행되었다. 실험결과 경사각이 증가할수록 열교환기의 성능이 우수하였으며, PF3가 능력과 제습량에서 가장 우수하였다. 그러나 경사각이 $60^{\circ}$에서는 능력과 제습량이 크게 감소하였다. 실험값을 예측하기 위해 PF 열교환기의 능력과 제습량을 예측할 수 있는 계산프로그램을 개발하였다. PF 열교환기 3종에 대한 실험값과 계산값은 능력의 경우에 최대 2% 이내를 제습량의 경우에 최대 3% 이내에서 만족한 결과를 보여주었다.
본 연구에서는 히트펌프 건조기용에 적용될 PF 열교환기에 대하여 연구되었다. PF 열교환기의 설치 경사각($0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$)에 따른 3종 PF 열교환기의 능력과 제습량을 측정하였다. 실험은 건구온도 $60^{\circ}C$, 상대습도 70%, 풍속 0.5m/s에서 진행되었다. 실험결과 경사각이 증가할수록 열교환기의 성능이 우수하였으며, PF3가 능력과 제습량에서 가장 우수하였다. 그러나 경사각이 $60^{\circ}$에서는 능력과 제습량이 크게 감소하였다. 실험값을 예측하기 위해 PF 열교환기의 능력과 제습량을 예측할 수 있는 계산프로그램을 개발하였다. PF 열교환기 3종에 대한 실험값과 계산값은 능력의 경우에 최대 2% 이내를 제습량의 경우에 최대 3% 이내에서 만족한 결과를 보여주었다.
In the present study, the performance of a PF heat exchanger for heat pump dryer was investigated. Capacity and dehumidification amount of the PF heat exchangers(PF1, PF2, PF3) by different inclination angles($0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$) were studied. Exp...
In the present study, the performance of a PF heat exchanger for heat pump dryer was investigated. Capacity and dehumidification amount of the PF heat exchangers(PF1, PF2, PF3) by different inclination angles($0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$) were studied. Experimental conditions were an air velocity crossing to the heat exchanger(0.5m/s), an air dry-bulb temperature($60^{\circ}C$) and relative humidity(70%). The experimental results have shown that the performance of the inclined PF heat exchangers was better than that of the vertically installed one. PF3 showed better performance compared to PF1 and PF2 due to the large pin pitch which are leading to more draining for dehumidified water. But, capacity and dehumidification amount of the PF heat exchanger at the inclination angles of $60^{\circ}$ was decreased due to pressure drop. Also, to predict the experimental data of the PF heat exchanger, the performance program was developed for the inclination angles of $0^{\circ}$. PF heat exchanger performance between experiment data and calculation data was satisfied within the maximum 2% for capacity and 3% for dehumidification amount.
In the present study, the performance of a PF heat exchanger for heat pump dryer was investigated. Capacity and dehumidification amount of the PF heat exchangers(PF1, PF2, PF3) by different inclination angles($0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$) were studied. Experimental conditions were an air velocity crossing to the heat exchanger(0.5m/s), an air dry-bulb temperature($60^{\circ}C$) and relative humidity(70%). The experimental results have shown that the performance of the inclined PF heat exchangers was better than that of the vertically installed one. PF3 showed better performance compared to PF1 and PF2 due to the large pin pitch which are leading to more draining for dehumidified water. But, capacity and dehumidification amount of the PF heat exchanger at the inclination angles of $60^{\circ}$ was decreased due to pressure drop. Also, to predict the experimental data of the PF heat exchanger, the performance program was developed for the inclination angles of $0^{\circ}$. PF heat exchanger performance between experiment data and calculation data was satisfied within the maximum 2% for capacity and 3% for dehumidification amount.
본 연구에서는 기존 핀-관 열교환기 대신 알루미늄 PF 열교환기를 히트펌프 건조기에 적용하기 위한 기초연구로 소형 PF 열교환기의 설계와 제작 그리고 적용 가능성을 실험적으로 확인하고 성능예측을 위한 계산식을 개발하였다.
제안 방법
3종 PF 열교환기의 성능을 비교하기 위하여 0°, 30°, 60° 경사각에 따른 온도조건을 건구온도 60℃, 상대습도 70%, 풍속 0.5m/s에서 실험을 진행하였다. Fig.
PF 열교환기를 실험하기 위하여 열교환기 관내로 물을 공급하여 물의 유량, 열교환기 전후단의 온도를 측정하여 평가하는 방법으로 실험을 수행하였다. 실험데이터는 덕트내의 공기온도가 정상상태에 도달한 뒤, 온도변동이 ±0.
대상 데이터
열교환기 실험장치는 항온가습장치, 노즐부, 열교환기부, 제어부, 항온수조 등으로 구성되었다. 실험에 사용된 열교환기 실험장치는 덕트 내의 온습도를 일정한 상태로 제어하여 열교환기의 전면 입구공기의 조건을 원하는 상태로 설정할 수 있도록 가열기 및 가습기 등으로 구성된 항온항습 챔버이다. 실험용 열교환기는 건조기용 실험장치 덕트 내에 설치되었다.
실험용 열교환기는 건조기용 실험장치 덕트 내에 설치되었다. 열교환기와 덕트 입구부의 틈새로 공기의 누설이 없도록 주위를 최대한 밀폐하였고, 열교환기의 입출구 관로 부분의 열 출입을 최소화하기 위하여 단열재를 이용하여 마감처리 하였다. Fig.
데이터처리
각 온도와 습도에 따른 절대습도는 EES의 HUMRAT 함수에 의해 계산된다. 계산식에서 프로그램의 건조효율은 증발기 입·출구 온도를 이용하여 계산하였고, 현재 수증기량의 포화온도는 DEWPOINT 함수에 의해 계산된다.
이론/모형
본 실험연구는 PF 열교환기 단품 성능을 평가하기 위하여 히트펌프 건조기용 열교환기 실험장치를 제작하였다. 시험은 KS C 9306에 규정된 방법[5]을 사용하였다.
성능/효과
(1) PF 열교환기의 능력은 경사각 0°와 30°에서 약 1%정도의 비슷한 값을 보였지만, 제습량은 경사각 0°와 30°에서 최대 7% 정도 우수하였다. 이는 핀 경사각이 커지면 핀 표면에 생성된 응축수가 중력의 영향으로 배출이 쉬워 제습량이 증가하기 때문이다.
(2) 핀피치가 2.2mm인 PF3 열교환기의 능력과 제습량이 가장 우수하였고, 경사각 60°에서도 능력과 제습량의 감소가 PF1, PF2 열교환기에 비해 가장 적게 나타났다.
(3) 실험값을 예측하기 위해 PF 열교환기의 능력과 제습량을 예측할 수 있는 계산프로그램을 개발하였다. PF 열교환기 3종에 대한 실험값과 계산값은 능력의 경우에 최대 2% 이내를 제습량의 경우에 최대 3% 이내에서 만족한 결과를 보여주었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
핀-관 열교환기의 단점을 개선하기 위한 연구는?
최근 핀-관 열교환기의 단점을 개선하기 위해 PF(parallel flow) 열교환기를 가정용 공조기에 적용하려는 연구가 진행되고 있다. PF 열교환기의 냉매측 수력직경은 작고 공기측의 열유동 특성은 기존의 핀-관 열교환기보다 우수하며, 핀과 평판관을 브레이징하므로 접촉저항도 배제할 수 있다.
PF 열교환기의 특징은?
최근 핀-관 열교환기의 단점을 개선하기 위해 PF(parallel flow) 열교환기를 가정용 공조기에 적용하려는 연구가 진행되고 있다. PF 열교환기의 냉매측 수력직경은 작고 공기측의 열유동 특성은 기존의 핀-관 열교환기보다 우수하며, 핀과 평판관을 브레이징하므로 접촉저항도 배제할 수 있다.
PF 열교환기의 능력과 제습량의 계산과정은?
(1) 설계치로 제시된 열교환기 능력을 설정
(2) 열교환기 입출구 공기온도와 풍량 등을 고려
(3) 온도에 따른 공기물성치와 상태값 계산
(4) (3)에서 구한 결과를 이용하여 능력 및 제습량을 계산
(5) 설계치로 제시된 능력과 설정된 오차 범위 밖의 결과이면, (1)∼(4) 과정을 반복
(6) 수렴되었으면 실험값과 결과값을 비교
참고문헌 (6)
Lee, K. W., Lee, K. J., Kim, J. S., Kwon, Y. C. and Chang, K. S., 2011, Experimental Study on Performance of PF Heat Exchanger for Heat Pump Dryer, Proceedings of the SAREK 2011 Summer Annual Conference, pp. 1104-1106
Lee, K. W., Lee, K. J., Kim, J. S., Kim, K, Y., Kwon, Y. C. and Chang, K. S., 2011, Experimental Study on Performance of PF Heat Exchanger for Heat Pump Dryer by Inclination Angles, Proceedings of the SAREK 2011, Summer Annual Conference, pp. 447-449
Cho, J. P., Choi, Y. H., Kim, N. H. and Kim, J. H., 2000, Performance evaluation of PF condenser adapted to package air-conditioner, KSME, pp. 1-6
Kim, D. Y., Cho, J. P., Kim, N. H., Park, N. H. and Hwang, J. H., 2008, Air-side performance of aluminum heat exchangers at different inclination angle, Proceedings of the SAREK, pp. 181-188
Korean Standards Association, 2003, KS air-conditioner: KS C 9306
Kim, D. Y., Cho, J. P., Kim, N. H., Park, N. H. and Hwang, J. H., 2008, Air-side performance of aluminum heat exchangers at different inclination angle, Proceedings of the SAREK, pp. 181-188
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