• 대한토목학회논문집
• /
• 제35권2호
• /
• pp.361-375
• /
• 2015

에너지파일은 기존의 수직밀폐형 지중열교환기를 경제적으로 대체할 수 있는 새로운 형태의 지중열교환기이다. 즉, 에너지파일은 건물의 기초 구조물과 지중열교환기의 역할을 동시에 수행하는 에너지 구조체로서, 말뚝 기초 내부에 열교환 파이프를 삽입하고 파이프를 통해 유체를 순환시켜 지반과의 열교환을 유도한다. 본 연구에서는 병렬 U형(5쌍, 8쌍, 10쌍)의 열교환 파이프를 대구경 현장타설 에너지파일에 삽입하여, 3본의 에너지파일을 실규모로 시공하였다. 또한 현장 열응답 시험(In-situ thermal response tests, TRTs)을 수행하고 시공된 현장타설 에너지파일과의 열교환 효율을 비교하기 위하여 30m 깊이의 수직밀폐형 지중열교환기를 별도로 시공하였다. 병렬 U형 현장타설 에너지파일에 대해서는 냉난방 부하를 인공적으로 주입하는 열교환 성능 평가시험을 수행하여 열교환 성능(heat exchange rate)을 평가하였다. 마지막으로 현장타설 에너지파일의 적용성 평가를 위해 산정된 상대 열교환 효율(relative heat exchange efficiency) 및 열교환 성능을 선행 연구 결과와 비교하였으며, 본 연구에서 시공된 현장타설 에너지파일은 안정적이고 효율적인 열성능을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
• /
• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
• /
• pp.139-144
• /
• 2002

본 연구에서 열발생탱크, 모타, 로타와 스탯, 순환펌프, 열교환기로 구성된 풍력-열변환시스템을 제작하여 열교환에 미치는 몇 가지 요인에 대하여 시험하였다. 주요결과는 다음과 같다. 가. 풍력열교환시스템은 발열부, 구동부, 열교환부로 구성하였다. 나. 열교환성능시험에서 열교환에 미치는 요인은 유체주입량 3수준, 점성유체의 종류 2수준, 로타의 졸류 3수준, 로타와 스텟의 간격 3수준으로 정하여 열교환시험을 하였다. 다. SAS GLM procedure를 사용하여 열교환량에 대한 각 처리의 효과에 대해 조사해본바 유체주입량이 열 교환량에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 발견했다. 라. 최고열교환량은 처리조건 R3 로타, 유체주입량 110 L, 로타와 스텟의 간격 17mm, A 오일에서 발생했으며 7,800 kcal/h 가 되었다. 마. 열 변환효율을 극대화하려면 열발생탱크의 직경보다는 높이를 크게 하고 유체를 최대 높이까지 주입하는 것이 바람직하리라 사료된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
• /
• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
• /
• pp.103-103
• /
• 2017

증발기의 형태에 따라 수치적 해석을 진행하면서 최적의 효율을 나타낼 수 있는 증발기를 설계하는 것이 중요하다. 증발기의 수치적 해석은 EES 프로그램을 이용하여 진행되었으며, 계산의 검증은 자사의 제품의 성능과 비교하면서 검증하였다. 증발기의 수치적 해석의 구성은 지배방정식과 연속방정식을 이용하여, 냉매의 총괄열전달계수, 관내외벽의 열전도율, 공기의 총괄열전달계수를 이용하여 총괄열전달계수를 계산하였으며, 총괄열전달계수를 이용하여 증발기의 열량을 계산하였다. 증발기의 수치적 해석과 자사 제품 5개의 제품과 비교하였고, 평균적으로 약 10%의 오차율을 보였다. 신뢰성이 확보된 계산식을 이용하여 Fin의 간격, 단위 질량유량, 열 교환 코일 길이, 풍량의 조건을 각각 변동시켜 증발기 열량 비교를 하며 경향성을 고찰하였다. Fin의 간격을 1mm에서 20mm으로 0.5mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 핀 간격이 좁으면 공기 유속이 빨라져 열 교환 효율이 낮아지며, 반대로 넓어지면 냉매 유량에 비해 공기 유량이 많기 때문에 열 교환 효율이 낮아진다. 열 교환 코일 길이를 500mm에서 2400mm으로 50mm 간격으로 변화 시켰을 경우, 열 교환 코일 길이가 길어질수록 배관의 마찰력과 냉매의 온도 상승으로 인하여 공기 온도와의 온도 차이가 줄어들어 열 교환 효율은 낮아진다. 풍량을 20cmm에서 400cmm으로 10cmm 간격으로 변화 시켰을 경우, 일정 풍량 이상 올라가면 공기 유속이 빨라져서 열량이 낮아지는 경향을 보인다. 질량유량을 3g/sec에서 174g/sec으로 4.5g/sec 간격으로 변화 시켰을 경우, 질량 유량에 따라 비례적으로 열량이 높아지는 경향을 보이다가 일정 질량 유량 이상에서는 공기 풍량에 비해 냉매 유량이 많기 때문에 반비례적으로 열량이 낮아진다. 이처럼 증발기의 설계는 Fin 간격, 열 교환 코일 길이, 풍량, 질량유량 등을 복합적으로 고려하여 증발기 설계를 해야 하며, 저장고의 크기, 부하, 사용목적에 따라 최적화된 증발기를 설계하여야 한다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 1996년도 춘계학술발표회 초록집
• /
• pp.136-143
• /
• 1996

본 연구에서는 정유공정의 한 부부인 demethanizer의 core exchanger 주위 열교환기들에 대해 핀치설계법(pinch desgin method)을 이용하여 새로운 열교환망 합성을 수행하였다. 이로부터 초기에 설정했던 최소접근온도차가 총비용, 즉, 장치비와 에너지 비용에 결정적인 역할을 하는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 연구에서는 이 총비용의 목표값이 최소가 되는 최적 최소접근온도차가 존재하고, 이로부터 열교환망 합성이 수행되어져야 최적의 열교환망 합성이 이루어져야 한다는 결론을 얻었다.

• 지질공학
• /
• 제25권1호
• /
• pp.131-148
• /
• 2015

본 연구는 지열시스템 열교환 효율의 개선방안을 모색하기 위한 것으로 금속재질의 열교환기인 동관 및 스테인레스관과 기존 지열시스템에 많이 적용되는 PE관을 이용하여 지열열교환기의 재질에 따른 열전달 효율을 비교 분석하였다. 또한 지하매질의 지하수에 포함되어 있는 지하수열을 동시 활용할 경우의 열전달 효율 변화를 평가하고 그 적용성을 검토하였다. 열교환기 내의 유속, 유량 및 열교환기의 구경을 조절함으로써 열교환기의 재질에 따른 열전달 효율을 평가 후 현장실증시험 설계인자를 도출하였다. 열교환 효율과 유효 열전도도는 현장 열전달 효율 시험 및 열응답 시험을 통해 변화양상을 분석하였다. 분석결과 금속재질이 PE관에 비해 높은 열전달 효율을 보였으며, 유량에서의 구경증대에 따른 열전달효율은 크지 않았으나 유속에서의 구경증대에 따른 열전달효율은 높아지는 것을 확인하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.42-46
• /
• 2017

화석연료의 무분별한 사용으로 인한 이산화탄소의 대기 중 방출은 지구의 연평균 기온을 상승시키는 원인으로 작용하고 있다. 이를 해결하기 위한 대체에너지로써 지열은 연중 일정한 온도를 갖는 무한자원이다. 지열에너지를 널리 보급하기 위해서는 히트펌프의 성능과 지중열교환기의 열교환 효율이 매우 중요하다. 이에 본 연구는 히트펌프의 성능을 증가시키기 위해 팽창변을 이중으로 구성하고 지중열교환기의 열교환 효율을 높이기 위해 입출관과 유입관 사이에 간격유지부재를 사용하여 실험하였다. 실험한 결과 팽창변을 이중으로 구성하였을 때 냉난방 능력이 최대 11.4%가 증가됨을 얻을 수 있었고, 간격유지부재를 사용 시 열교환 효율이 17.5% 향상되었다. 이러한 결과를 토대로 지열시스템의 설치 시 히트펌프의 성능과 지중열교환기의 열교환 효율의 상승으로 인해 설치비용이 많이 절감될 것으로 판단된다.

• 공업화학
• /
• 제32권2호
• /
• pp.149-156
• /
• 2021

크래프트 회수보일러(kraft recovery boiler)는 펄프 공정에서 생성된 흑액을 연소하여 발전용 스팀을 생산하는 장치이다. 특히 연소로 상단부에 존재하는 과열기(superheater)는 포화 증기가 연소가스와 열교환을 통해 과열 증기로 전환되는 구간으로, 연소가스와 포화 증기 사이의 열교환 효율 향상은 발전용 과열 증기 생산량 증가 및 발전 효율이 증가하므로 매우 중요하다. 과열기 하단부에 위치한 노즈 아치는 과열기의 부식의 원인이 되는 연소로에서 발생한 복사열을 막는 중요한 역할을 하지만, 연소가스 유동을 방해하여 포화증기와 열교환이 끝난 저온의 연소가스가 과열기를 나가지 못하고 재순환되어 열교환 효율을 저하시키는 직접적인 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 CFD를 활용하여 노즈아치 구조에 따른 재순환 영역의 크기와 연소가스 출구 온도를 비교하였다. 결과적으로 노즈 아치 하단부 각도를 106.5°에서 150°로 변경할 경우 연소가스의 재순환 영역이 감소하여 연소가스와 과열기 사이의 열교환 효율이 10.3% 향상되는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권10호
• /
• pp.4302-4307
• /
• 2011

최근에 연비향상을 위해 다양한 기술들이 개발 중에 있다. 본 연구의 목적은 배기열 재순환장치의 열교환 성능을 평가한 후 최적 성능의 모델을 제안하는데 있다. 이 장치는 버려지는 배기열을 이용하여 가능한 한 빠르게 엔진 냉각수를 웜업 시키도록 설계하였다. 이 목적을 달성하기 위하여 CFD를 이용하여 냉각수의 흐름 방향과 냉각수의 유입 유출 위치에 따른 열유동 특성을 분석하고, 열교환 효율을 상승시키기 위한 방법을 제시하였다. 그 결과 냉각수 유량이 적고, 배기가스와 냉각수의 유로를 각각 구성하여 배기가스의 열이 직접적으로 냉각수에 영향을 미치는 구조가 가장 열교환 효율이 좋은 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.167.2-167.2
• /
• 2010

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.

• 한국식품과학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.258-263
• /
• 1979

알루미늄-아크릴 필름을 사용하여 제작(製作)한 곡면(曲面) 집광장치(集光裝置)에 의(依)한 공기(空氣)의 가열(加熱)과 가열(加熱)된 공기(空氣)를 이용하여 농산물(農産物)의 건조(乾燥)에 이용(利用)하는 실험(實驗)을 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 공기(空氣)를 열(熱) 교환(交換) 매체(媒體)로 하고 $1{\;}m^2$의 곡면(曲面) 집광식(集光式) 반사판(反射板)에 의(依)하여 가열(加熱)된 흡광관(吸光管)에 송입(送入)할때의 열(熱) 교환(交換) 효율은 1.39 %이었다. 2. 흡광관(吸光管) 내부(內部)에 baffle을 설치할 경우 baffle의 수(數)에 따라 열(熱) 교환(交換) 효율이 증가(增加) 하였으며 74 cm의 흡광관(吸光管)에 17매(枚)을 설치할 경우 33 %의 효율 증대(增大)를 가져왔다. 3. 본(本) 태양(太陽) 열(熱) 이용(利用) 장치(裝置)에 의(依)하여 가열(加熱)된 공기로 무우를 $70^{\circ}C$에서 열풍 건조(乾燥) 하였을 경우 건조에 필요한 열량중 58 %를 절약(節約)할 수 있었다. 4. 반사판(反射板)을 scale-up할 경우의 가득(可得) 열량(熱量) 및 열(熱) 이용(利用) 효율과의 관계는 대수(對數)-대수(對數) 좌표(座標0에서 직선적(直線的) 관계(關係)를 보였다.