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핀 튜브 열교환기 성능에 대한 열교환기 길이의 효과 분석

전문가 제언: ○ 에너지 시스템의 고효율화는 많은 분야에서 필수적이다. 공조냉동분야 역시 시스템의 효율 향상을 위하여 많은 연구가 진행되고 있으며, 고 효율 시스템을 위해서는 냉동시스템 구성요소들의 효율 향상이 우선시 되어야 하므로, 압축기와 더불어 냉동기의 중요 요소인 열교환기에 대한 고효율화는 필수적이다.

○ 핀 튜브 열교환기는 핀 형상, 튜브 회로, 튜브 피치, 열수 등의 기하학적 설계변수들과 속도, 온도, 습도 등 다양한 유동조건에 의해 영향을 받는다. 이 요소들의 구성에 따라 열교환기의 성능이 크게 달라지므로 이들 설계변수에 대한 데이터 확보 및 해석은 열교환기의 고효율화 및 소형 경량화 관점에서 매우 중요하다. 열교환기 길이는 튜브 열수와 세로 튜브 피치에 의해 정의된다. 최적화 동안에 열교환기 길이가 변하면서 세로 튜브 피치에 영향을 준다는 것을 본 연구에서 알 수 있다.

○ 국내 열교환기 시장은 2013년도 기준 연 2조 5000억 원이 넘는 규모로 자동차, 냉장고, 에어컨, 산업용 중장비 등에 적용되고 있다. 가장 일반적인 원통다관식(shell & tube)을 비롯하여 평판형(plate type), 이중관식(double pipe type) 및 핀 튜브 열교환기 등이 생산되고 있다.

○ 열교환기의 성능을 향상시키는 방법에는 일반적으로 핀을 사용하여 전열면적을 넓히는 법, 냉매가 지나가는 관의 크기를 축소하거나 형상을 바꾸어 전열성능을 높이는 방법, 핀의 형상을 변화시켜줌으로써 열전달을 향상시키는 방법 등이 있다.

○ 핀 튜브 열교환기에 대한 연구가 국내에서도 일부 진행되었다. 열교환기의 크기를 가급적 줄이고 효율을 높이는 것이 가장 큰 과제인데, 이를 위해서 본 연구에서 이야기한 연구내용도 많은 도움을 줄 것이라고 확신한다. 이와 더불어 핀 재질, 열전달 및 마찰특성, 압력강하 특성 등에 대한 실질적이고도 상세한 연구가 필요하다.

저자: Bernd Ameel, Joris Degroote, Christophe T’Joen, Henk Huisseune,Sven De Schampheleire, Jan Vierendeels, Michel De Paepe
자료유형: 니즈학술정보