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외부유로 내벽에 설치된 핀 형상에 따른 이중관 열교환기의 열전달 및 유동에 대한 수치해석적 연구
A Numerical Study on Heat Transfer and Flow Characteristics of a Finned Downhole Coaxial Heat Exchanger 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.41 no.2 = no.377, 2017년, pp.79 - 86  

박천동 (한국에너지기술연구원) ,  이동현 (한국에너지기술연구원) ,  박병식 (한국에너지기술연구원) ,  최재준 (한국에너지기술연구원)

초록
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본 연구에서는 이중관 지중열교환기의 내부에 삽입되는 유로의 외벽에 설치된 핀 형상에 따른 유동 및 열전달 특성의 변화를 수치해석적으로 분석하였다. 해석에는 상용 CFD 소프트웨어인 Ansys Fluent를 이용하였으며, SST $k-{\omega}$ 난류 모델을 적용하였다. 지중열교환기의 성능을 높일 수 있는 핀의 형상을 찾기 위하여 핀의 각도($15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$), 높이비(0.1, 0.3, 0.5), 그리고 핀 간의 간격비(1, 3, 5)를 변화시키며 해석을 수행하였다. 그 결과 핀의 각도와 높이가 증가하면서 대부분의 핀 형상에서 외각유로의 외벽과 내벽에서 Nusselt 수가 증가하는 경향이 나타났다. 하지만 핀 각도 $15^{\circ}$, 높이 비 0.3 이하의 형상에서 핀이 설치되지 않은 경우보다 외벽의 열전달계수는 증가하며 내벽의 열전달 계수가 감소하는 결과를 관찰하였다. 또한 핀 간의 간격이 감소할 경우 외벽의 열전달계수는 큰 변화가 없으나 내벽의 열전달계수는 감소하는 경향이 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the flow and heat transfer characteristics of the finned annular passage were investigated numerically. The annular passage simulates co-axial geothermal heat exchanger, and fins are installed on its inner wall to reduce heat loss from the production passage (annulus) to injection pas...

주제어

#이중관 열교환기   #핀 튜브   #지열에너지   #열전달   #전산유체역학  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 이중관 열교환기의 외벽의 열전달을 촉진하고 내벽의 열전달을 최소화하는 핀의 형상을 찾고자 하였다. 열전달 및 유동해석에는 상용 수치해석 프로그램인 ANSYS Fluent 16.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이중관 열교환기의 단점은 무엇인가? 여러 종류의 지중 열교환기 중 이중관 열교환기의 경우 하나의 시추공으로 지열에너지를 확보할 수 있으며, 대수층이 필요한 개방형 타입 지중열교환기와 비교해 환경적 영향이 적고 심부지열 영역까지 적용 가능한 이점을 가지고 있다. 그러나 외부유로를 통해 주입된 순환수가 중앙에 위치한 내부관을 통하여 회수되는 과정에서 외부의 유로로 열손실이 발생한다는 단점이 있다. Fig.
이중관 열교환기의 이점은? 지열 시스템에서 중요한 역할을 하는 부분 중 하나가 지중열교환기이다. 여러 종류의 지중 열교환기 중 이중관 열교환기의 경우 하나의 시추공으로 지열에너지를 확보할 수 있으며, 대수층이 필요한 개방형 타입 지중열교환기와 비교해 환경적 영향이 적고 심부지열 영역까지 적용 가능한 이점을 가지고 있다. 그러나 외부유로를 통해 주입된 순환수가 중앙에 위치한 내부관을 통하여 회수되는 과정에서 외부의 유로로 열손실이 발생한다는 단점이 있다.
지열에너지의 장점은? 지열에너지는 다른 재생에너지와 달리 계절에 상관없이 사용가능하며, 기저부하를 담당할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점 외에도 지열은 에너지원이 풍부하고 장래에도 지속적으로 공급될 수 있는 매력적인 에너지원이다.
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참고문헌 (12)

  1. Hurter, S. and Schellschmidt, R., 2003, "Atlas of Geothermal Resources in Europe," Geothermics, Vol. 32, Issues 4-6, pp. 779-787. 

    상세보기 crossref

  2. Morita, K., Matsubayashi, O. and Kusunoki, K., 1985, "Down-Hole Coaxial Heat Exchanger Using Insulated Inner Pipe for Maximum Heat Extraction," Geothermal Resources Council Trans, Vol. 9, PART 1, pp. 45-50. 

  3. Cho, H. G., Youn, B. and Kim, J. H., 2012, "Analysis of Concentric Heat Exchanger Performance for the Fin Shape on the Inner Tube," Proc. of the SAREK 2012 Summer Annual Meeting, pp. 14-17. 

  4. Shin, Y. H., Jeong, H. D., Lee, H. H., Chung, H. S. and Jeong, H. M., 2011, "A Numerical Study of Heat Transfer and Flow Characteristics in Shell and Tube Heat Exchanger," Proc. of the SAREK 2011 Summer Annual Meeting, pp. 1070-1073. 

  5. Lee, K. J., Kwon, O. K., Kim, Y. C. and Seol, W. S., 2012, "An Experimental Study on the Evaporation Heat Transfer Characteristics of Double Pipe Heat Exchanger," Proc. of the KSME 2012 Fall Annual Meeting, pp. 828-832. 

  6. Park, S. H., Kim, S. K. and Ha, M. Y., 2013, "Numerical Study on Flow and Heat Transfer Characteristics of Pipes with Various Shapes," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 37, No. 11, pp. 999-1007. 

  7. Yuan, Z. X., Zhao, L. H. and Zhang, B. D., 2007, "Fin Angle Effect on Turbulent Heat Transfer in Parallel-plate Channel with Flow-inclining Fins," International Journal of Numerical Methods for Heat&Fluid Flow, Vol. 17, No. 1, pp. 5-19. 

    상세보기 crossref

  8. Ahn, S. W., 2003, "Experimental Studies on Heat Transfer in the Annuli with Corrugated Inner Tubes," Jounal of Mechanical Science and Technology, Vol. 17, No. 8, pp. 1226-1233. 

  9. Hatami, M., Jafaryar, M., Ganji, D. D. and Gorji-Bandpy, M., 2014, "Optimization of Finned- Tube Heat Exchangers for Diesel Exhaust Waste Heat Recovery Using CFD and CCD Techniques," International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 57, pp. 254-263. 

    상세보기 crossref

  10. Incropera, F. P. and DeWitt, D. P., 2001, "Fundamentals of Heat and Mass Transfer," 5th ed, John Wiley & Sons, New York. 

  11. Meter, F. R., 1994, "Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications," AIAA Journal, Vol. 32, No. 8, pp. 269-289. 

  12. Terekhow, V. I., Yarygina, N. I. and Zhdanov, R. F., 2003, "Heat Transfer in Turbulent Separated Flows in the Presence of High Free-Stream Turbulence," International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 46, pp. 4535-4551. 

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