유하액막식 판형 흡수기에서 스프레이 노즐을 이용한 용액분배 특성 연구
Distribution Characteristic of Sprayed Liquid in a Plate Type Falling-Film Absorber
- 주제(키워드) 판형 열교환기 , 유하액막식 흡수기 , 암모니아 수용액 , 스프레이 노즐 , 분배특성
- 발행기관 서강대학교 기계공학과
- 지도교수 정시영
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046391
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
흡수식 냉동시스템에서 판형 열교환기를 유하액막식 흡수기(암모니아 수용액)로 사용하는 경우에 효과적인 열 및 물질전달을 위해서는 각각의 판에 대한 용액의 균일한 용액분배가 매우 중요하므로 흡수기에 스프레이 노즐을 적용하였을 때 그에 대한 분배특성에 대한 실험을 수행하였다. 실험의 모델이 되는 흡수기는 124ⅹ130ⅹ516(mm)의 판형 열교환기로서 재질은 SUS이다. 실제 열교환기의 채널은 냉매 채널과 유체 채널을 합쳐 총 25개 이지만 분배만을 측정하는 실험특성과 제작 상의 문제를 고려하여 12개의 채널을 가지는 거의 동일한 사이즈의 아크릴 모델을 제작하여 실험을 수행하였다. 실험은 노즐의 종류, 구경, 설치위치, 유량, 주변 기체 압력과 입구 형상에 대해 조건을 바꾸어가며 진행하였다. 분배 정도는 각 채널로 들어가는 유체의 양을 측정하여 파악하였다. 실험결과 분배에 영향을 미치는 직접적인 요소는 분사각과 설치위치, 입구형상이었으며, 이중 분사각은 노즐구경, 유량 주변기체 밀도에 직접적으로 영향을 받는 것을 확인하였다. 또한 몇 가지 가정을 통하여 해석 모델을 만들어 각각의 변수에 따른 분배 정도의 변화를 확인할 수 있게 하였다. 본 연구는 주어진 판형 흡수기의 형상과 운전조건에 대하여 적절한 노즐의 설치를 위한 가이드라인이 될 수 있을 것이며 이를 통해 흡수기의 성능향상도 이룰 수 있을 것으로 기대된다.
more초록/요약
In NH3/H2O absorption refrigeration systems, plate type heat exchangers can be successfully used as a falling film absorber if the absorbent (NH3/H2O solution) is well distributed on the surface of each plate. In this study, a spray nozzle is suggested to be installed at the inlet of the absorber for better distribution of the absorbent. Since the nozzle makes the liquid sprayed as fine droplets, the distribution of the liquid into each channel is expected to be improved. To investigate the effect of important design parameters, experiments were performed for a model absorber made of transparent acryl. Different nozzle types and diameters were tested with water. It was found that the distribution characteristics for a given absorber were strongly dependent on the nozzle diameter, mass flow rate, the installation position of the nozzle, ambient pressure and entrance size. A simulation tool was also developed, and the distribution characteristics for each variable were checked by this model. The results of the simulation agreed well with three of the experiments. The test result and simulation of this study can be used as a guideline for better distribution of liquid in compact plate type heat exchangers.
more