Chevron 유로 내의 미시적 해석 결과를 통한 대형 판형열교환기 특성에 대한 준미시적 해석
A Semimicroscopic Analysis for the Characteristics of a Large Plate Heat Exchanger through a Microscopic Analysis inside a Chevron Passages
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 허남건
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045967
- 본문언어 영어
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초록/요약
A plate heat exchanger is device that consist of hot and cold fluid passage divided by plate. The system is highly energy-efficient for other heat exchanger, so it used in industry as refrigeration and air-conditioning, food, dairy, oil, chemistry, ship construction etc. in general. In the present study, the flow characteristics of a large plate heat exchanger with chevron type plate is numerically investigated. The flow passages are very complicated due to the grooved corrugation patterns of the plate surface so that the detailed mesh and the large amount of the computation time have to be required in the numerical simulation for the conjugate heat transfer analysis. The characteristics of the heat transfer and pressure drop, which are respectively presented with Colburn j-factor and Fanning f-factor obtained using microscopic analysis. For semi-microscopic analysis using porous media, the flow resistance coefficients are obtained through the result of pressure drop in the microscopic analysis results. In order to accomplish the efficient and fast analysis of the heat transfer characteristics in the plate heat exchanger, a semi-microscopic method using the porous media model has been investigated numerically. The results are in a good agreement between the detailed mesh and the porous media model. A numerical study on the characteristic of flow distribution in the channel of plate heat exchanger for various number of channels is performed. The results of the present study could be applicable to the numerical analysis of entire flow passages in the large plate heat exchanger using porous media treatment.
more초록/요약
판형 열교환기는 전열판을 적층하여 고, 저온측 유로를 형성하고 유로를 통과하는 고, 저온의 유체는 전열판을 통하여 열교환을 한다. 다른 열교환기보다 비용이나 크기에 비해 열효율이 높아 냉동 공조, 식품, 낙농, 석유, 화학, 조선 등 산업 분야에 전반적으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 쉐브론 타입의 대형 판형 열교환기의 특성에 대해 수치 해석하였다. 대형 판형 열교환기는 복잡한 형상에 따른 많은 격자 수에 의해 복합 열전달 해석에서 계산 시간이 많이 걸리게 된다. 따라서 본 연구에서는 판형 열교환기의 전열판의 패턴을 실제 형상과 똑같이 모사하는 미시적 방법을 이용하여 압력강하 특성과 열전달 특성을 나타내는 Colburn j-factor와 Fanning f-factor를 구하고, 이로부터 얻은 압력강하 특성을 이용하여 전열판의 형상으로부터 발생하는 유동 저항을 다공성 물질로 대체하여 준미시적 방법으로 해석을 수행하고 미시적 방법을 이용한 결과와 비교하여 신뢰성을 확보하였다. 또한 전열판의 쉐브론 부분을 다공성 물질로 대체하고 전열판의 헤더 부분을 실제 형상으로 모사하여 전열판 전체에 대한 해석을 수행하였다. 준미시적 방법을 이용하여 쉐브론 각과 입구 속도 등의 작동 조건에서 판형 열교환기의 압력 강하 및 열전달 특성을 알아보았다. 열교환기의 전열판의 개수에 따른 열교환기 내에서의 채널당 유량 분배에 대한 연구를 수행하였다. 이로서 판형 열교환기의 설계에 있어 이용 가능한 신뢰성 있는 수치해석적 방법을 제시하고자 한다.
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