유동층형(流動層形) 열교환기(熱交換器)에서 전열증진(傳熱增進)에 관(關)한 실험적(實驗的) 연구(硏究)

An experimental study on heat transfer augmentation in fluidized bed heat exchanger

유동층을 열교환기에 응용하기 위한 시도로 알루미나 입자를 유동입자로 하는 수직 이중관식 유동층형 열교환기에서 내관으로 평활관과 핀관(종형핀)을 사용하는 경우에 각각의 열전달효과를 비교, 검토하였다. 본 실험에서는 평균직경이 $0.41{\sim}0.77mm$ 범위의 4종의 알루미나 입자를 사용하였으며, 초기충진높이는 50mm($H_o/H=0.083$)에서 250mm($H_o/H=0.417$)의 범위로 하였다. 입자의 크기와 초기 충진높이 및 유동화속도가 열전달계수에 미치는 영향을 검토하고, 단상강제대류형 열교환기와 열전달효과를 비교한 결과, 평활관을 사용하는 경우에는 7.8배, 핀관을 사용하는 경우에는 12.9배의 전열증진효과가 있었다. 또 유동층에서는 유동화속도가 증가함에 따라 열전달계수는 최대값을 보인후 다시 감소하는데, 이때의 Nu수 및 Re수와 Ar수의 무차원 관계식을 구하였다.

The purpose of this study was to investigate the enhancement of heat transfer coefficient in double pipe fluidized bed heat exchangers. The inner tube used a smooth tube and a finned tube equipped with longitudinal fins. The heat transfer coefficients between the heated tube and fluidized bed of alumina beads were calculated as a function of fluidized velocity in various particle sizes($d_p$=0.41, 0.54, 0.65, 0.77mm) and static bed heights($H_o$=50, 100, 150, 200, 250mm). The coefficient for finned tube is higher than for smooth tube. And the maximum increasing rate is 7.8 times in smooth tube and 12.9 times in finned tube.