Park, Sangwoo;Kim, Byeongyeon;Sung, Chihun;Choi, Hangseok
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.35
no.2
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pp.361-375
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2015
An energy pile is one of the novel ground heat exchangers (GHEX's) that is a economical alternative to the conventional closed-loop vertical GHEX. The combined system of both a structural foundation and a GHEX contains a heat exchange pipe inside the pile foundation and allows a working fluid circulating through the pipe, inducing heat exchange with the ground formation. In this paper, a group of energy piles equipped with parallel U-type (5, 8 and 10 pairs) heat exchange pipes was constructed in a test-bed by fabricating in large-diameter cast-in-place concrete piles. In addition, a closed-loop vertical GHEX with 30m depth was constructed nearby to conduct in-situ thermal response tests (TRTs) and to compare with the thermal performance of the cast-in-place energy piles. A series of thermal performance tests was carried out with application of an artificial cooling and heating load to evaluate the heat exchange rate of energy piles. The applicability of cast-in-place energy piles was evaluated by comparing the relative heat exchange efficiency and heat exchange rate with preceding studies. Finally, it is concluded that the cast-in-place energy piles constructed in the test-bed demonstrate effective and stable thermal performance compared with the other types of GHEX.
As $CO_2$ emission with imprudent using fossil fuel, annual mean temperature of earth is increased in every year. Geothermal energy is inexhaustible energy resource to solve this problem. Heat pump performance and heat exchange efficiency of ground loop are important to distribute widely. Thus, this study are performed to increase heat pump performance and heat exchange efficiency of ground loop with dual expansion valves and spacer. As a results, COP of cooling & heating is obtained improvement up to 11.4% using dual expansion valves, and heat exchange efficiency is increased up to 17.5% using spacer. It will be reduced initial installation cost due to increasing heat pump performance and heat exchange efficiency of ground loop.
The purpose of this study is to analyze and compare the heat transfer efficiency of using copper pipe, stainless pipe and traditional PE pipe commonly used for geothermal heat exchanger, with aims at seeking improved methods. In addition, the varying efficiency of heat transfer from ground heat and groundwater heat was assessed and its applicability was discussed. Design parameters for empirical field study were derived by controlling flow rate, velocity and caliber of pipes of the heat exchanger after the thermal efficiency of the heat exchanger material was evaluated. The heat exchange efficiency and effective thermal conductivity were measured with changing pattern through field thermal efficiency and thermal response test. Experimental results show that the metal material showed higher heat transfer efficiency than the PE pipe. Although the heat transfer efficiency was not high with the increase of the pipe diameter in the flow rate, it was high with the increase of the pipe diameter in the velocity.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.10
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pp.4302-4307
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2011
Recently, various technologies for the fuel efficiency improvement are being developed. The purpose of this study is to evaluate the heat exchanging performance of a exhaust heat recirculation device and to propose a model with optimized performance. The device has been designed to warm up engine coolant as quickly as possible using wasted exhaust heat. To achieve these goals, heat transfer characteristics has been analyzed using CFD for the flow direction effect and in/out location effect of coolant. A method improving the effectiveness of heat exchange has been proposed. As a result, the highest efficiency in heat exchange was observed on condition that exhaust heat affects the coolant directly with a separate flow path between exhaust gas and coolant and that coolant flow rate is relatively low.
Domestic electric heater manufacturers are focusing on technology development to improve the efficiency of existing products. The electric heater for ship fuel is large in size and has high difficulty in miniaturization/high efficiency, so there are not many companies that try to develop technology yet. The existing electric heater has a structure of low heating efficiency because the contact time with the heat exchange tube of the heating medium is very short because the flow path of the ship engine fuel is monotonous. Since it is manufactured in a tubular shape, the volume is very large regardless of the heating efficiency. As a result, the tubular electric heater device applied by overseas advanced companies has difficulty in maintaining and repairing because it is necessary to decompose all tubular heaters when a specific part of the inside is damaged and if the heat exchange tube is damaged, all the heat exchange tubes must be decomposed. In this study, a basic study on plate type electric heaters capable of heating 10 tons of ship engine fuel per hour and setting a maximum temperature of up to 150℃ was conducted through a 250kW capacity plate type electric heater.
A kraft recovery boiler produces steam for power generation by the combustion of black liquor from the kraft pulping process. Since saturated steam became superheated in a superheater above the furnace, it is important to increase the heat exchange efficiency for the superheated steam production and power generation. A nose arch at the bottom of the superheater is important for blocking radiation from the furnace which causes corrosion of the superheater. But the nose arch is the main reason for creating a recirculation region and then decreasing the heat exchange efficiency by holding cold flue gas after the heat transfer to saturated steam. In this study, the size of recirculation region and the temperature of flue gas at the outlet were analyzed by the nose arch structure using computational fluid dynamics (CFD). As a result, when the nose arch angle changed from 106.5° (case 1) to 150° (case4), the recirculation region of flue gas decreased and the heat exchange efficiency between the flue gas and the steam increased by 10.3%.
본 연구에서는 지열 에너지원으로써 터널 내부 벽면의 항온성을 이용하여 터널 외벽에 텍스타일 형태의 열교환기를 설치하고 열적 거동을 평가하였다. 터널의 라이닝 부분에서는 여러 가지 요인에 의해 지하수가 터널 내부로 유입하게 되므로 지하수의 유무에 대한 열적 거동 및 유동액의 순환 속도에 따른 영향, 열교환 파이프 배열 형태에 따른 영향을 현장 시험 시공과 현장 열응답시험을 통하여 평가하고자 하였다. 또한 3-D 유한체적해석 프로그램(FLUENT)을 이용하여 숏크리트와 라이닝의 열전도도를 고려한 열교환기의 성능을 분석하였다. 수치해석 결과 열교환 파이프 주변에 지하수의 흐름이 존재할 경우 열전달이 상대적으로 더 원활히 이루어졌으며 순환속도가 빠를 때 보다 느릴수록 효율이 높게 나타났다. 또한, 파이프의 간격이 넓을수록, 파이프의 길이가 길수록 효율이 높게 나타났다. 라이닝 및 숏크리트의 열전도도가 증가함에 따라 에너지 텍스타일의 열전달 효율이 높게 나타났다. 현장 시험을 통해 비슷한 길이의 파이프가 사용된 경우, 파이프 배열 형태에 따라 수평형보다는 수직형 배열의 효율이 높게 측정되었다.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.23
no.6
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pp.608-614
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2015
Nitrogen oxide(NOx) emission reductions are required to meet the strict emission regulations for environmental protection. Most of the Exhaust Gas Recirculation(EGR) system applied to a diesel engine can relatively decrease the NOx at a low cost, but it has a disadvantage in that the PM generation is promoted due to the hot intake air temperature. Thus, high heat exchange efficiency of the EGR cooler is required for an effective removal of NOx. In this study, heat exchange efficiency for various types of heat exchangers used in EGR cooler was measured under same conditions, and determined best heat exchange performance shape depending on type of heat exchanger.
Park, Sangwoo;Sung, Chihun;Lee, Dongseop;Jung, Kyoungsik;Choi, Hangseok
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.31
no.5
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pp.5-21
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2015
An energy pile is a novel type of ground heat exchangers (GHEX's) which sets up heat exchange pipes inside a pile foundation, and allows to circulate a working fluid through the pipe for exchanging thermal energy with the surrounding ground stratum. Using existing foundation structure, the energy pile can function not only as a structural foundation but also as a GHEX. In this paper, six full-scale energy piles were constructed in a test bed with various configurations of the heat exchange pipe inside large-diameter cast-in-place piles, that is, three parallel U-type heat exchangers (5, 8 and 10 pairs), two coil type heat exchangers (with a 500 mm and 200 mm pitch), and one S-type heat exchanger. During constructing the energy piles, the constructability of each energy pile was evaluated with consideration of the installation time, the number of workers and any difficulty for installing. In order to evaluate the thermal performance of energy piles, the thermal performance tests were carried out by applying intermittent (8 hours operating-16 hours pause) artificial cooling operation to simulate a cooling load for commercial buildings. Through the thermal performance tests, the heat exchange rates of the six energy piles were evaluated in terms of the heat exchange amount normalized with the length of energy pile and/or the length of heat exchange pipe. Finally, the economic feasibility of energy pile was evaluated according to the various types of heat exchange pipe by calculating demanded expenses per 1 W/m based on the thermal performance test results along with the market value of heat exchange pipes and labor cost.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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