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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 邊燦, 金秉逸
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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초임계 이산화탄소를 작동유체로 하는 PCHE 설계에 있어서 채널의 직경, 단면 모양, 간격, 곡선의 진폭과 파장 등 설계변수에 따른 전열성능에 대해 다양한 수치해석을 진행한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
1. PCHE의 전열성능은 고온부와 저온부 각각의 채널 크기가 커질수록 작아지며, 이는 열전달량에 대한 채널 크기 변화의 영향이 유속에 의한 영향보다 덜 중요하다는 것을 나타낸다.
2. 채널 직경이 커질수록 전도열저항은 감소하지만 대류열저항은 증가하며, PCHE의 열교환에서 대류가 전도보다 큰 영향을 미치는 것을 나타낸다.
3. 다수의 수치해석을 통하여, 유동 방향이나 채널 직경, 재질, 열교환기 크기에 따른 열저항을 예측할 수 있는 식을 도출하였다.
4. 채널 직경이 커질수록 유용도는 감소하며, 유동 길이가 길수록 유용도는 증가하지만 그 효율은 갈수록 떨어진다. 이 때, 유동방향에 따라서는 대향유동이 가장 좋은 성능을 보이고 평행유동이 가장 좋지 못한 성능을 보였다.
5. 수력학적 직경이 같을 경우에, 채널 단면 모양은 전열 성능에 큰 영향을 미치지 않는다
6. 채널 사이의 간격은 전열 성능에 매우 큰 영향을 주는 것은 아니지만, 구조안정성에는 중요한 영향을 준다.
7. 곡선 채널에서 진폭과 주기가 길수록 전열성능 역시 증가한다. 이 때, 채널의 크기는 진폭과 주기보다 영향이 적다.
8. 단위 주기당 전열성능은 진폭이 증가하면 함께 증가하나, 주기가 길어지면 감소한다.
아울러 본 연구에서는 입구 경계 조건으로 고정된 유량과 입구 온도를 사용하였는데, 유량과 온도가 달라지면 완전발달 양상도 달라지며, 그에 따라서 자연히 전체 열교환기의 성능에 대한 예측도 달라진다. 따라서 설계변수의 영향에 주목하였던 본 연구 이후에도 입구 경계조건에 따른 연구 및 PCHE의 대표적인 단점이라 할 수 있는 압력강하를 개선하는 방법에 대한 집중적 연구가 향후 남은 과제라 할 수 있다.
1. PCHE의 전열성능은 고온부와 저온부 각각의 채널 크기가 커질수록 작아지며, 이는 열전달량에 대한 채널 크기 변화의 영향이 유속에 의한 영향보다 덜 중요하다는 것을 나타낸다.
2. 채널 직경이 커질수록 전도열저항은 감소하지만 대류열저항은 증가하며, PCHE의 열교환에서 대류가 전도보다 큰 영향을 미치는 것을 나타낸다.
3. 다수의 수치해석을 통하여, 유동 방향이나 채널 직경, 재질, 열교환기 크기에 따른 열저항을 예측할 수 있는 식을 도출하였다.
4. 채널 직경이 커질수록 유용도는 감소하며, 유동 길이가 길수록 유용도는 증가하지만 그 효율은 갈수록 떨어진다. 이 때, 유동방향에 따라서는 대향유동이 가장 좋은 성능을 보이고 평행유동이 가장 좋지 못한 성능을 보였다.
5. 수력학적 직경이 같을 경우에, 채널 단면 모양은 전열 성능에 큰 영향을 미치지 않는다
6. 채널 사이의 간격은 전열 성능에 매우 큰 영향을 주는 것은 아니지만, 구조안정성에는 중요한 영향을 준다.
7. 곡선 채널에서 진폭과 주기가 길수록 전열성능 역시 증가한다. 이 때, 채널의 크기는 진폭과 주기보다 영향이 적다.
8. 단위 주기당 전열성능은 진폭이 증가하면 함께 증가하나, 주기가 길어지면 감소한다.
아울러 본 연구에서는 입구 경계 조건으로 고정된 유량과 입구 온도를 사용하였는데, 유량과 온도가 달라지면 완전발달 양상도 달라지며, 그에 따라서 자연히 전체 열교환기의 성능에 대한 예측도 달라진다. 따라서 설계변수의 영향에 주목하였던 본 연구 이후에도 입구 경계조건에 따른 연구 및 PCHE의 대표적인 단점이라 할 수 있는 압력강하를 개선하는 방법에 대한 집중적 연구가 향후 남은 과제라 할 수 있다.
목차
1 장 서 론 11.1 연구 배경 11.1.1 콤팩트 열교환기(Compact Heat Exchanger) 11.1.2 인쇄기판형 열교환기(Printed Circuit Heat Exchanger) 21.1.3 초임계 이산화탄소 발전 시스템 41.2 연구동향 61.3 연구목적 82 장 수치해석 92.1 수치 개요 92.1.1 대표성을 갖는 유닛 셀 선정 및 적용 범위 92.1.2 열물성치 142.2 설계변수 172.2.1 채널 직경 192.2.2 채널 모양 192.2.3 채널 간격 202.2.4 곡선 채널 ? 진폭, 주기 212.3 경계조건 222.4 Grid convergence test 253 장 결 과 273.1 채널 직경의 영향 273.1.1 전열성능 273.1.2 전도 열저항 293.1.3 전도 열저항 예측 관계식 313.1.4 유동 방향에 따른 유용도 333.1.5 단위부피당 전열성능 353.2 채널 모양의 영향 373.3 채널 간격의 영향 383.3.1 전열성능 383.3.2 구조안정성 403.4 곡선 채널 ? 진폭과 주기의 영향 423.4.1 전열성능 423.4.2 단위주기당 전열성능 444 장 결 론 26참 고 문 헌 49Abstract 52
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