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수평 평활관에서 관직경 및 표면 과냉도가 R1234ze(E) 및 R1233zd(E) 막응축 열전달에 미치는 영향
Effects of Tube Diameter and Surface Sub-Cooling Temperature on R1234ze(E) and R1233zd(E) Film Condensation Heat Transfer Characteristics in Smooth Horizontal Laboratory Tubes 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.29 no.5, 2017년, pp.231 - 238  

전동순 (한국생산기술연구원 열유체시스템그룹) ,  고지운 (한국생산기술연구원 열유체시스템그룹) ,  김선창 (한국생산기술연구원 열유체시스템그룹)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

HFO refrigerants have recently come to be regarded as promising alternatives to R134a for use in turbo chillers. This study provides results from experiments evaluating the film condensation heat transfer characteristics of HFO refrigerants R1234ze(E) and R1233zd(E) on smooth horizontal laboratory t...

주제어

#막응축 열전달계수   #수평 평활관   #표면 과냉도   #관직경  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 현재 터보 냉동기에 주로 사용되고 있는 냉매는 HFC 계열 냉매인 R134a이며, 이에 대한 대체 냉매 후보 로는 HFO계 냉매인 R1234ze(E) 및 R1233zd(E)가 주목을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 HFO계 냉매를 적용하는 터보 냉동기용 응축기 개발의 일환으로 응축기용 수평 평활관의 직경 및 표면 과냉도의 변화에 따른 R1234ze(E) 및 R1233zd(E)의 막응축 열전달 특성에 관한 실험을 수행하였으며, 기존 냉매인 R134a와의 비교 실험도 수행하였다. 또한 본 실험에서 구한 막응축 열전달계수를 이용하여 R1234ze(E) 및 R1233zd(E) 각각의 경우에 대한 막응축 Nusselt 수에 대한 실험적 상관식을 도출하였다.
  • 본 실험에서는 터보 냉동기용 친환경 대체 냉매 후보로 주목받고 있는 R1234ze(E) 및 R1233zd(E)의 막응축 열전달 특성을 파악하기 위한 실험을 수행하였으며, 기존 냉매와의 비교를 위하여 R134a에 대한 실험도 함께 수행하였다. 응축기용 전열관으로는 수평 평활관을 사용하였으며, 평활관 직경의 변화에 따른 막응축 특성을 비교하기 위하여 직경이 각각 12.
  • 한편, 본 연구에서는 실험으로부터 구한 막응축 열전달계수를 이용하여 막 Reynolds 수의 함수로 된 Nusselt 수에 관한 상관식을 제시하고자 하였다. 막 Reynolds 수는 식(6)으로 정의되며, 식(6)에서 Γ 는 수평 평활관 외측 표면을 흘러내리는 단위 길이당 액막유량으로 식(7)로부터 계산된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 HFC계 냉매에 대한 대체 냉매로 주목받고 있는 냉매는 무엇인가? 현재 HFC계 냉매에 대한 대체 냉매로 주목받고 있는 냉매는 오존층파괴지수(ODP)가 0이고, 지구온난화지수 (GWP)가 낮은 HFO(Hydro Fluoro Olefins)계 냉매이다. 따라서 전 세계적으로 HFO계 냉매에 관한 연구가 점차 증가하고 있으며, 최근 우리나라에서도 HFO계 냉매의 상용성 및 열전달 특성에 관한 연구가 시작되었다.
냉매 순환회로에서의 냉매는 어떻게 순환하는가? 증발부에서 전기히터에 의해 가열된 냉매는 포화증기가 되어 응축부로 유입된다. 응축부로 유입된 냉매증기는 수평 평활관 내부를 흐르는 냉각수와 열교환하여 응축된 후 중력에 의하여 응축부 하단에 위치한 증발부로 다시 유입된다.
현재 터보 냉동기에 주로 사용되고 있는 냉매와, 대체 냉매 후보는 무엇인가? 현재 터보 냉동기에 주로 사용되고 있는 냉매는 HFC 계열 냉매인 R134a이며, 이에 대한 대체 냉매 후보 로는 HFO계 냉매인 R1234ze(E) 및 R1233zd(E)가 주목을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 HFO계 냉매를 적용하는 터보 냉동기용 응축기 개발의 일환으로 응축기용 수평 평활관의 직경 및 표면 과냉도의 변화에 따른 R1234ze(E) 및 R1233zd(E)의 막응축 열전달 특성에 관한 실험을 수행하였으며, 기존 냉매인 R134a와의 비교 실험도 수행하였다.
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참고문헌 (9)

  1. Ryuichi, N., Chieko, K., and Shigeru, K., 2015, Comparative assessment of condensation and pool boiling heat transfer on horizontal plain single tubes for R1234ze(E), R1234ze(Z) and R1233zd(E), Int. Journal of Refrigeration, Vol. 63, pp. 157-170. 

  2. Kim, M. S., Lee, Y. S., and Cho, K. N., 2016, Effect of tube diameter and saturation temperature on flow boiling characteristics of R-446A and R-1234ze(E), Proceedings of SAREK '16 Winter Annual Conference, pp. 43-46. 

  3. Shon, B. H., Kim, D. W., Jung, C. W., Lee, D. C., Kang, Y. T., and Kim, Y. C., 2016, Characteristics of evaporation and condensation for low GWP refrigerants in plate heat exchanger, Proceedings of SAREK '16 Winter Annual Conference, pp. 39-42. 

  4. Petukhov, B. S., Irvine, T. F., and Hartnett, J. P., 1970, Advances in Heat Transfer, Academic Press, New York. 

  5. Incropera, F. P. and DeWitt, D. P., 1996, Fundamentals of Heat and Mass Transfer 4th Edition, John Wiley & Sons, Inc. 

  6. Rohsenow, W. M., 1956, Heat transfer and temperature distribution in laminar film condensation, Trans. ASME, Vol. 78, pp. 1645-1648. 

  7. Collier, J. G., 1972, Convective Boiling and Condensation 2nd Edition, Mc-Graw-Hill. 

  8. Selin, G., 1961, Heat transfer by condensating pure vapors outside inclined tubes, Proceedings of Int. Heat Transfer Conference, Univ. of Colorado, Part II, pp. 279-289. 

  9. Carey, V. P., 1992, Liquid-vapor phase-change phenomena : An introduction to the thermophysics of vaporization and condensation processes in heat transfer equipment, Hemisphere Pub. Co. 

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