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CuO 나노유체를 적용한 판형열교환기 성능에 대한 수치해석적 연구
Numerical Analysis on the Performance Improvement of Plate Heat Exchanger by Applying to CuO Nanofluid 원문보기

한국지열에너지학회논문집 = Transactions of the Korea Society of Geothermal Energy Engineers, v.16 no.1, 2020년, pp.9 - 16  

함정균 (조선대학교 대학원) ,  조홍현 (조선대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, a numerical study was conducted to evaluate the performance improvement when CuO nanofluid was used in the plate heat exchanger. As a result, the heat transfer amount is increased by 5.45% when 2 vol% CuO nanofluid is used. The influence on the CuO nanofluid on the performance of heat...

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문제 정의

  • 이에 본 연구에서는 작동유체로 CuO 나노유체를 활용 시 판형열교환기의 성능 개선 효과를 수치해석적 방법으로 조사하였다. 또한, 판형열교환기에 CuO 나노유체를 적용하는 경우 열교환기의 열적 특성과 압력강하의 특성을 종합적으로 고찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
판형열교환기의 장점은? 하지만 현대사회의 높은 에너지 소비량과 신재생에너지의 낮은 보급률로 인해 산업현장에서 다양하게 사용되고있는 열교환기의 효율증대는 지속적으로 강조되고 있다[1, 2]. 여러 가지 열교환기 중 판형열교환기는 낮은 유속에서도 쉽게 난류를 유발 할 수 있도록 전열판을 다수 적층시켜 제조된 열교환기로 관류형 열교환기에 비해 우수한 열교환 성능을 가지면서 소형화가 가능하다. 따라서 현재 판형열교환기는 건물공조, 식품산업, 선박, 플랜트, 발전소 등 다양한 산업분야에 널리 사용되고 있다.
나노유체란? 두 번째 방법으로는 나노유체의 활용이다. 나노유체는 나노크기의 입자를 기존 물, 오일, 부동액 등의 열매체에 안정적으로 분산시킨 혼합물로써, 열전도도와 열전달계수의 향상을 도모할 수 있다. Khairul et al.
판형열교환기에서 유량이 증가하면 어떻게 되는가? 하지만 Re수가 감소시 나노유체 농도증가에 의한 열용량 감소로 모유체에 비해 높은 열교환량을 얻을 수 있다. 반면 유량이 증가함에 따라 운동량의 영향성이 커짐으로 열용량 감소효과는 작아져 열교환량 증가 효과는 미약해진다.
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참고문헌 (17)

  1. Baruch-Mordo, S., Kiesecker, J. M., Kennedy, C. M., Oakleaf, J. R., and Opperman, J. J., 2019, From Paris to practice: sustainable implementation of renewable energy goals. Environmental Research Letters, Vol. 14, No. 2, pp. 024013. 

  2. Kayabasi, U., Kakac, S., Aradag, S., and Pramuanjaroenkij, A., 2019, Experimental Investigation of Thermal and Hydraulic Performance of a Plate Heat Exchanger Using Nanofluids, Journal of Engineering Physics and Thermophysics, Vol. 92, No. 3, pp. 783-796. 

  3. Doo, J. H., Ha, M. Y., Min, J. K., Stieger, R., Rolt, A., and Son, C., 2012, An investigation of cross-corrugated heat exchanger primary surfaces for advanced intercooled-cycle aero engines (Part-I: Novel geometry of primary surface), International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 55, No. 19-20, pp. 5256-5267. 

  4. Doo, J. H., Ha, M. Y., Min, J. K., Stieger, R., Rolt, A., and Son, C., 2013, An investigation of cross-corrugated heat exchanger primary surfaces for advanced intercooled-cycle aero engines (Part-II: Design optimization of primary surface). International journal of heat and mass transfer, Vol. 61, pp. 138-148. 

  5. Zhang, Y., Jiang, C., Yang, Z., Zhang, Y., and Bai, B., 2016, Numerical study on heat transfer enhancement in capsule-type plate heat exchangers, Applied Thermal Engineering, Vol. 108, pp. 1237-1242. 

  6. Abadi, G. B., Moon, C., and Kim, K. C., 2016, Experimental study on single-phase heat transfer and pressure drop of refrige rants in a plate heat exchanger with metal-foam-filled channels. Applied Thermal Engineering, Vol. 102, pp. 423-431. 

  7. Abadi, G. B., Kim, D. Y., Yoon, S. Y., and Kim, K. C., 2016, Thermal performance of a 10-kW phase-change plate heat exchanger with metal foam filled channels. Applied Thermal Engineering, Vol. 99, pp. 790-801. 

  8. Khairul, M. A., Alim, M. A., Mahbubul, I. M., Saidur, R., Hepbasli, A., and Hossain, A., 2014, Heat transfer performance and exergy analyses of a corrugated plate heat exchanger using metal oxide nanofluids. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 50, pp. 8-14. 

  9. Pourhoseini, S. H., Naghizadeh, N., and Hoseinzadeh, H., 2018, Effect of silver-water nanofluid on heat transfer performance of a plate heat exchanger: An experimental and theoretical study. Powder Technology, Vol. 332, pp. 279-286. 

  10. Kabeel, A. E., El Maaty, T. A., and El Samadony, Y., 2013, The effect of using nano-particles on corrugated plate heat exchanger performance. Applied Thermal Engineering, Vol. 52, No. 1, pp. 221-229. 

  11. Ham, J., Kim, M. J., An, S., and Cho, H., 2018, Investigation of Performance Characteristics in a Welded Plate Heat Exchanger according to Mass flow rate and Temperature. Transactions of the Korea Society of Geothermal Energy Engineers, Vol. 14, No. 4, pp. 20-26. 

  12. Khan, T. S., Khan, M. S., Chyu, M. C., and Ayub, Z. H., 2010, Experimental investigation of single phase convective heat transfer coefficient in a corrugated plate heat exchanger for multiple plate configurations. Applied Thermal Engineering, Vol. 30, No. 8-9, pp. 1058-1065. 

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  15. Thonon, B., 1995, Design method for plate evaporators and condensers. In BHR Group Conference Series Publication, Mechanical Engineering Publications Limited., Vol. 18, pp. 37-50. 

  16. Khanafer, K. and Vafai, K., 2011, A critical synthesis of thermophysical characteristics of nanofluids. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 54, No. 19-20, pp. 4410-4428. 

  17. Corcione, M., 2010, Heat transfer features of buoyancy-driven nanofluids inside rectangular enclosures differentially heated at the sidewalls. International Journal of Thermal Sciences, Vol. 49, No. 9, pp. 1536-1546. 

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