형상 변수에 따른 타원형 핀-튜브 열교환기의 열전달 및 압력강하 특성에 관한 수치해석 :Numerical Analysis for Heat Transfer Coefficient and Pressure Drop Characteristics of Elliptic Fin-Tube Heat Exchanger with Geometric Parameters

유재환

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자료유형: 학위논문

저자정보: 유재환 (가천대학교, 가천대학교 일반대학원)

지도교수: 윤준규

발행연도: 2013

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이용수6

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2013

다양한 형상에 따른 타원형 핀-튜브 열교환기의 열전달 특성에 관한 수치해석

유재환 , 윤준규 대한기계학회 논문집 B권 2013.04 학술저널

형상 변수에 따른 타원형 핀-튜브 열교환기의 열전달 및 압력강하 특성에 관한 수치해석

유재환 기계공학과 2013.01 학위논문

2012

다양한 조건에서 타원형 핀 튜브 열교환기에 대한 수치해석

유재환 , 윤준규 대한기계학회 춘추학술대회 2012.05 학술대회자료

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최근 대부분의 열교환기 연구는 열전달 향상 및 압력강화 저감의 목적으로 해석연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다. 그 중 타원형 핀-튜브 열교환기는 튜브 제조과정만을 교체함으로 초기 시설투자비가 적게 들며, 공기 유동로의 유선화를 통하여 가용 열전달면적이 증가하고 압력손실이나 열전달측면에서 향상된 성능을 나타낸다고 알려져 있다.
타원형 튜브는 고압냉매를 사용할 시 튜브와 핀의 변형이 발생할 수 있으며 이를 해결하기 위한 연구도 현재 진행되고 있다. 이와 같은 고효율의 열교환기를 개발하는 노력은 대부분 실험 및 수치해석을 통하여 제시되었다. 따라서 본 연구에서는 AR(세장비)의 변화, 가로피치의 변화, 세로피치의 변화, 와류발생기설치, 튜브의 돌기형상변화 등 다양한 설계형상에 따른 핀 튜브 열교환기의 열전달 및 압력강하특성을 고찰하여 최적형상에 대한 방안을 제시하고자 한다.
CFD해석시 경계조건으로는 튜브표면의 온도는 348K이고, 입구공기속도는 1~5m/s 범위로 가정하였고, 수치해석시 사용된 모델로는 민감도를 고려하여 RSM 7차 난류모델을 사용하였다. 해석결과로는 AR(세장비) 및 세로피치가 작을수록 열전달률이 향상되는 것으로 나타났으며 가로피치에 대한 영향은 근소한 차이를 나타냈으며, 와류발생기의 설치는 튜브 전방에 위치할수록 열전달특성상 양호한 것으로 나타났다. 또한 튜브표면의 돌기형상은 톱니형보다 원형이 압력강하나 열전달특성이 유리한 것으로 나타났다.

#AR(세장비) #CFD(전산유체역학) #Fin-Tube Heat Exchanger(핀-튜브 열교환기) #Vortex Generator(와

1. 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구동향 2
1.3 연구내용 및 목적 5
2. 본론 7
2.1. 이론해석 7
2.1.1 해석모델 7
2.1.2 지배방정식 10
2.1.3 난류모델 13
2.2. 수치해석 및 경계조건 14
2.2.1 수치해석 14
2.2.2 경계조건 16
2.2.3 SIMPLE 알고리즘 20
2.2.4 수치해석결과 28
2.3 해석 결과 및 고찰 31
2.3.1 난류모델별 열전달 해석 및 실험결과 비교 31
2.3.2 튜브표면에서의 열전달특성 32
2.3.3 AR변화에 따른 열전달 및 압력강하 특성 34
2.3.4. 가로피치변화에 따른 열전달 및 압력강하 특성 36
2.3.5 세로피치변화에 따른 열전달 및 압력강하 특성 37
2.3.6 와류발생기 위치에 따른 열전달 및 압력강하 특성 39
2.3.7 튜브표면의 돌기형상에 따른 열전달 및 압력강하 특성42
2.3.8 다양한 형상조건의 압력분포 특성 45
3. 결론 48
참고문헌 49
Abstract 52

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