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증발냉각을 이용한 배기열 회수장치의 성능에 관한 연구
Performance of Heat Recovery System using Evaporative Cooling 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.39 no.1 = no.352, 2015년, pp.37 - 43  

유성연 (충남대학교 기계설계공학과) ,  김태호 (충남대학교 기계설계공학과) ,  김명호 (충남대학교 기계설계공학과)

초록
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현열 뿐만 아니라 잠열을 이용하는 증발냉각은 배기열 회수에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 연구의 목적은 증발냉각을 이용한 배기열 회수장치의 성능을 실험적으로 규명하는 것이다. 성능실험장치는 플라스틱 열교환기, 물 분무 노즐, 공기유동용 홴, 물 순환용 펌프, 수조, 온도 습도 유량 측정 센서 등으로 구성되었다. 증발이 없는 현열 회수에서의 유용도와 증발을 수반하는 전열 회수에서의 유용도를 여러가지 작동조건에서 측정하여 비교하였다. 현열냉각과 증발냉각의 유용도는 공기의 유량이 증가함에 따라 감소하고, 대향류에서의 유용도가 평행류에서의 유용도 보다 휠씬 높다. 증발냉각의 경우 물 유량이 증가함에 따라 유용도는 증가하고, 평행류가 대향류보다 물 유량에 더 민감함을 알 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Evaporative cooling is a very effective way for exhaust heat recovery that uses both latent heat and sensible heat. This study investigated the performance of a heat recovery system using evaporative cooling. The experimental apparatus comprised a plastic heat exchanger, a water spray nozzle, an air...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 열전달 촉진기술을 적용하여 본 저자가 직접 개발한 고효율 플라스틱 판형 열교환기를 사용한 증발냉각 배기열 회수장치를 설계·제작하고, 여러가지 작동조건에서의 성능을 실험적으로 규명하였다. 증발이 없는 현열 회수의 경우는 공기의 유동이 평행류와 대향류인 경우에 공기의 유량을 변화시켜가면서 실험을 수행하여 성능을 고찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
증발냉각을 이용하여 배기열을 회수하는 방법은 무엇이 있는가? 증발냉각을 이용하여 배기열을 회수하는 방법으로는 주유동에 직접 물을 분무하여 증발냉각하는 직접식 증발냉각방법(DEC : Direct Evaporative Cooling)과 분리된 채널을 통해 증발냉각된 유체와 냉각될 유체를 열교환시키는 간접식 증발냉각 방법(IEC : Indirect Evaporative Cooling)이 있다. 본연구에서 사용한 간접식 증발냉각은 직접식 증발냉각에서 발생할 수 있는 습도 증가에 따른 실내쾌적성 문제와 오염된 수증기의 흡입을 통해 야기되는 재향 군인병(Legionnaire’s disease)의 문제를야기하지 않으며, 손쉬운 수질관리 등의 장점을 가진다.
육각물결형 플라스틱 열교환기를 사용한 현열냉각 및 증발냉각 배기열 회수장치 설계 및 성능 평가한 결과에서 물 분무 방향에 대한 결과는 어떠한가? (2) 증발냉각을 이용한 배기열 회수장치에서 물 분무방향을 공기유동과 대향류로 하였을 때 평행류보다 약 0.06 ~ 0.11 만큼 높은 유용도를 보였으며, 물유량이 증가할수록 차이는 감소하였다.
간접식 증발냉각의 장점은? 증발냉각을 이용하여 배기열을 회수하는 방법으로는 주유동에 직접 물을 분무하여 증발냉각하는 직접식 증발냉각방법(DEC : Direct Evaporative Cooling)과 분리된 채널을 통해 증발냉각된 유체와 냉각될 유체를 열교환시키는 간접식 증발냉각 방법(IEC : Indirect Evaporative Cooling)이 있다. 본연구에서 사용한 간접식 증발냉각은 직접식 증발냉각에서 발생할 수 있는 습도 증가에 따른 실내쾌적성 문제와 오염된 수증기의 흡입을 통해 야기되는 재향 군인병(Legionnaire’s disease)의 문제를야기하지 않으며, 손쉬운 수질관리 등의 장점을 가진다.(3,4) 많은 연구자가 증발 냉각을 위해 종이,(5) 중공사막,(6) 식물성섬유(7) 등의 다양한 매개체를 사용하였으며, 박테리아의 이동은 막고 습기만을 통과시킬 수 있는 다공성의 세라믹 재질을 사용한 증발냉각까지 제안된 바 있으며, 이를 반 간접식 증발냉각이라 부른다.
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참고문헌 (12)

  1. Lee, B, Y., Chung, M. H. and Rhee, E. K., 2013, "Comparative Analysis of the University Building's Energy Consumption and Architectural Planning Factors," Proceedings of the Architectural Institute of Korea, Vol. 33, No. 1, pp. 257-258. 

  2. Cerci, Y., 2003, "A new Ideal Evaporative Freezing Cycle," International Journal of Heat and Mass Transfer 46, pp. 2967-2974. 

  3. Joudi, K. A. and Mehdi, S. M., 2000, "Application of Indirect Evaporative Cooling to Variable Domestic Cooling Load," Energy Conversion & Management 41, pp. 1931-1951. 

  4. Gomez, E. V., Martinez, F.J.R., Diez, F. V., Leyva, M.J.M. and Martin, R. H., 2005, "Description and Experimental Results of a Semi-indirect Ceramic Evaporative Cooler," International Journal of Refrigeration 28, pp. 654-662. 

  5. Dai, Y. J. and Sumathy, K., 2002, "Theoretical Study on a Cross-flow Direct Evaporative Cooler Using Honeycomb Paper as Packing Material," Applied Thermal Engineering 23(13), pp. 1417-1430 

  6. Johnson, D. W., Yavuzturk, C. and Pruis, J., 2003, "Analysis of Heat and Mass Transfer Phenomena in Hollow Fibre Membranes used for Evaporative Cooling," Journal of Membrane Science 227(1/2), pp. 159-171. 

  7. Anyanwu, E. E., 2004, "Design and Measured Performance of a Porous Evaporative Cooler for Preservation of Fruits and Vegetables," Energy Conversion Manage 15, pp. 2187-2195. 

  8. Pescod, D., 1968, "Unit Air Cooler Using Plastic Heat Exchanger with Evaporatively Cooled Plates," Australian refrigeration, Air conditioning and heating 22(9), pp. 22-26. 

  9. Maclaine-cross, I. L. and Banks, P. J., 1981, "A General Theory of Wet Surface Heat Exchangers and its Application to Regenerative Cooling," ASME J. Heat Transfer 103, pp. 578-585. 

  10. Duan, Z., Zhan, C., Zhang, X., Mustafa, M., Zhao, X., Alimohammadisagvand, B. and Hasan, A., 2012, "Indirect Evaporative Cooling: Past, Present and Future Potential," Renewable and Sustainable Energy Reviews 16, pp. 6823-6850. 

  11. Kim, M., H., Kim J., H., Kwon, O., H., Seok, Y., J. and Jeong, J., W., 2010, "Energy Saving Potentials of an 100% Outdoor Air System Integrated with Indirect and Direct Evaporative Coolers," Proceedings of the Architectural Institute of Korea, Vol. 26, No. 4, pp. 313-320. 

  12. Keith, D., 2011, "Indirect Air-Side Economizer Cycle-Data Center Heat Rejection," ASHRAE Journal, No. 3, pp. 44-54. 

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