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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 鄭泰勇
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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공기 예열 열교환기는 다양한 산업분야에 많이 이용되어지고 있으며, 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해서 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치이다. 특히 공기 예열 열교환기를 보일러에서 사용하게 되면 보일러에서 발생하는 배출가스의 온도를 낮춰 보일러의 효율을 높일 수 있다.
본 연구에서는 현재 콘덴싱 보일러에 사용되고 있는 공기 예열 열교환기의 성능을 향상시키기 위하여 열교환기 재질인 STS430 스테인리스 강의 표면에 친수처리를 하여 열전달 특성에 대하여 실험을 통해 연구하였다. 스테인리스 강의 표면 친수화는 APP 사의 상압 플라즈마 장비를 이용하여 표면을 친수화 하였다. 그리고 스테인리스 강의 열전달 성능 평가를 위해 대향유동 열교환기(couunter flow heat exchanger)를 폴리카보네이트로 제작하여 스테인리스 강의 표면처리 여부에 따른 열전달 계수 비교 및 유량에 따른 열전달 성능 실험을 수행하였다. 그 결과 친수화된 스테인리스 강의 열전달 계수가 약 10% 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 Shah 상관식과 비교한 결과 약 10% 이내에서 응축 열전달계수를 예측할 수 있는 것을 확인하였다.
또한 3가지의 열교환기 형상에 대하여 CFD 상용 코드인 Fluent 12.0을 이용하여 열전달 및 유동 해석을 하여 최적의 형상을 제안하였다.
본 연구에서는 현재 콘덴싱 보일러에 사용되고 있는 공기 예열 열교환기의 성능을 향상시키기 위하여 열교환기 재질인 STS430 스테인리스 강의 표면에 친수처리를 하여 열전달 특성에 대하여 실험을 통해 연구하였다. 스테인리스 강의 표면 친수화는 APP 사의 상압 플라즈마 장비를 이용하여 표면을 친수화 하였다. 그리고 스테인리스 강의 열전달 성능 평가를 위해 대향유동 열교환기(couunter flow heat exchanger)를 폴리카보네이트로 제작하여 스테인리스 강의 표면처리 여부에 따른 열전달 계수 비교 및 유량에 따른 열전달 성능 실험을 수행하였다. 그 결과 친수화된 스테인리스 강의 열전달 계수가 약 10% 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 Shah 상관식과 비교한 결과 약 10% 이내에서 응축 열전달계수를 예측할 수 있는 것을 확인하였다.
또한 3가지의 열교환기 형상에 대하여 CFD 상용 코드인 Fluent 12.0을 이용하여 열전달 및 유동 해석을 하여 최적의 형상을 제안하였다.
목차
1. 서론 11.1 연구배경 11.2 연구동향 11.3 연구목적 32. 이론적 고찰 42.1 실험을 통한 응축 열전달계수 고찰 42.1.1 냉각수 대류열전달계수 계산 52.1.2 저온부의 냉각수 대류열전달계수 게산을 위한 전산해석 62.2 상관식 고찰 93. 실험 133.1 실험장치 133.1.1 고온부 작동유체 생성장치 143.1.2 열교환기 실험 장치 153.1.3 온도 제어장치 163.1.4 저온부 유량 제어장치 163.1.5 온도 측정 및 기록장치 173.2 실험조건 및 방법 183.3 실험시편 193.3.1 실험시편 형상 193.3.2 실험시편 표면처리 203.3.3 실험시편의 표면처리 전후 접촉각 214. 결과 234.1 열전달 성능 평가 234.2 실험값 및 상관식값 비교 평가 254.3 실험결과에 따른 상관식 제안 285. 열교환기 형상에 따른 전산해석 305.1 열교환기 형상 및 격자구성 305.2 해석모델 325.2.1 Navier-stokes 방정식 335.2.1 난류모델 335.3 해석조건 335.3.1 입구 경계조건 335.3.2 출구 경계조건 355.4 전산해석 결과 355.3.1 전산해석 결과에 따른 출구온도 및 압력손실 355.3.2 가스궤적 366. 결론 48참고문헌 50Abstract 53
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