초록 ▼

본 연구에서는 실제 열교환기에 적용할 수 있는 열교환기의 휜효율을 측정하고 이론을 정립하고자 하는데 목표를 두었다. 실제 열교환기에 적용할 수 있는 휜효율에 대한 새로운 개념을 제시하였다. 이론식을 검증하기 위하여 100여 가지 단순한 조건의 열교환기에 대하여 수치해석을 수행하였다. 액정을 이용하여 휜 표면 온도장을 실험적으로 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. HSI모델을 이용하여 액정의 색에 대한 정보를 온도로 변환하는 보정방법 및 보정식의 형태를 제시하였다. 본 방법을 원형휜에 적용하여 휜 이론식을 비교 검토하였다. 측정한 실

본 연구에서는 실제 열교환기에 적용할 수 있는 열교환기의 휜효율을 측정하고 이론을 정립하고자 하는데 목표를 두었다. 실제 열교환기에 적용할 수 있는 휜효율에 대한 새로운 개념을 제시하였다. 이론식을 검증하기 위하여 100여 가지 단순한 조건의 열교환기에 대하여 수치해석을 수행하였다. 액정을 이용하여 휜 표면 온도장을 실험적으로 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. HSI모델을 이용하여 액정의 색에 대한 정보를 온도로 변환하는 보정방법 및 보정식의 형태를 제시하였다. 본 방법을 원형휜에 적용하여 휜 이론식을 비교 검토하였다. 측정한 실험결과는 상용프로그램을 이용한 수치계산 결과와 비교하였다. 공기조화, 환경 및 폐열회수 기기에 폭 넓게 사용할 수 있는 새로운 개념의 유동층습도계를 개발하였다. 기존의 휜효율 이론이 실제 열교환기에 적용이 가능한지 확인하기 위하여 19종의 원형휜-원형관 열교환기에 대한 성능을 평가하였다. 휜효율을 향상한 루우버휜에 대하여 제습조건에서 열 및 물질전달 특성을 실험적으로 고찰하였다. 기존의 휜효율 이론은 NTU가 낮은 경우에만 적용이 가능하다는 것을 수치적으로 입증하였다. 본 연구에서 제시한 예측모델은 0 $\leq$ NTU < 2.5 그리고 0.5 < mL < 2 범위에서 순수열전달계수를 수 퍼센트 이내로 예측이 가능하였다. 현열 열전달조건에서 액정을 이용하여 휜효율을 실험적으로 측정할 수 있는 방법을 제시하였다. 제습용 열교환기에서 일반적인 열 및 물질전달 상관관계와 비교할 때 루우버휜의 열전달이 물질전달보다 우세하다. 유동층습도계는 기존의 건습구습도계와 비교할 때 유속이 15 m/s 이상에서 건습구온도차의 5% 이내로 측정이 가능하였다. 본 연구를 통하여 석사과정 1명을 배출하고 석사과정 2명 및 학부과정 5명을 지원하였다. 국내학술지에 1편, 국외학술회의에 1편, 국내학술회의에 3편의 논문을 발표(2편 예정)하였고, 국외학술지에 1편 그리고 국내학술지에 에 2편의 논문이 심사중에 있다. 본 휜효율 이론은 현장에서 열교환기의 설계에 적용할 수 있을 것으로 예상되며 관련기기를 정밀하게 평가하고 설계하는데 기여할 것으로 기대된다.

Abstract ▼

The purpose of this work is to develop a technique to measure a fine efficiency and a prediction model for the dehumidifying heat exchanger. A new definition of the fin efficiency is suggested, which is applicable to the heat exchanger. The present model was verified by the experimental and numerica

The purpose of this work is to develop a technique to measure a fine efficiency and a prediction model for the dehumidifying heat exchanger. A new definition of the fin efficiency is suggested, which is applicable to the heat exchanger. The present model was verified by the experimental and numerical methods. Nineteen circular finned-tube heat exchangers were tested by varying, fin material, fin diameter and fin pitches. More than one hundred cases of plate fins having uniform and non-uniform heat transfer coefficients were tested numerically. Eight kinds of louver fins were studied in the dehumidifying conditions. An experimental technique were proposed to measure the temperature of fin by using the liquid crystal method. A calibration technique using HSI model was developed in the method. A fluidized-bed type psychrometer were developed to measure the wet bulb temperature which can be applicable to the wide temperature range and contaminated air. The conventional model for the fin efficiency was only useful at low NTU and gave several ten percents errors at high NTU and low fin efficiency. The present model could estimate the pure-heat transfer coefficient within few percent at 0 $\leq$ NTU < 2.5, 0.5 < mL < 2. Empirical data for heat transfer and fin temperature distribution of circular fin were provided. Four kinds of fin material were tested to study the effect of fin material on the fin efficiency. The thermal conductivity of fin affected on the pure heat transfer coefficient of the heat exchanger. From the results, the validity of the conventional fin efficiency model was discussed. The air flow rate and the insulation of the bottle were definitely important in the accuracy of the psychrometer. The percent error in wet bulb temperature became less than 5 percent of dry and wet bulb temperature difference if the air velocity was greater than 15 m/s. Seven undergraduate and graduate students were trained and three papers were presented by the support of this project. The results of this study will be very useful in the design of heat exchanger and increase the understanding for the heat and mass transfer in a complex geometry.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 1.1 연구배경...6
• 1.2 연구동향...7
• 2. 휜효율 및 열전달계수의 평가...10
• 2.1 휜효율 모델...10
• 2.2 열전달계수 예측모델...12
• 3. 해석방법...14
• 3.1 해석대상...14
• 3.1.1 판형휜 열교환기...14
• 3.1.2 원형휜 열교환기...14
• 3.1.3 루우버휜 열교환기...16
• 3.2 실험장치...17
• 3.2.1 혈열열전달...17
• 3.2.2 제습열전달...17
• 3.3 실험방법...18
• 3.3.1 열전달...18
• 3.3.2 휜 표면온도...21
• 3.3.3 유동장 측정...22
• 3.3.4 유동층습도계...23
• 3.4 수치해석...24
• 4. 결과 및 고찰...27
• 4.1 휜효율 이론 검토...27
• 4.2 원형휜의 휜효율...30
• 4.3 습표면의 열 및 물질전달...35
• 4.4 유동층습도계...36
• 5. 결론...39
• 6. 인용문헌...40