본 논문은 프로브 핀에 대한 S-파라미터 시뮬레이션과 특성 임피던스 시뮬레이션을 수행하였고 이를 통해 프로브 핀의 고주파 성능을 분석하였다. 프로브 핀은 중앙의 한 개의 신호 핀과 상하좌우의 네 개의 접지 핀으로 배치하였다. 프로브 핀 사이의 간격을 0.35 mm, 0.40 mm, 0.50 mm으로 증가시키면서 프로브 핀의 삽입손실과 반사손실을 계산하였다. 반사손실의 주기적인 공진 현상으로 인해 프로브 핀은 서로 다른 삽입손실 특성을 가진다. 또한 프로브 핀의 배치와 피치 변화에 따른 특성 임피던스 분석을 수행하였다. 동일한 피치에서 특성 임피던스가 50 Ω에 근접하는 접지 핀 개수가 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 구리 재질의 평판 핀과 나선형 핀-관 열교환기에 대하여 핀 피치와 열수의 변화에 따른 공기측 전열성능을 검토하였다. 두 형상 모두 핀 피치가 열전달계수에 미치는 영향은 미미하였다. 마찰인자는 핀 피치가 증가하면 증가하였다. 열수가 미치는 영향은 형상에 따라 다르게 나타났다. 평판 핀-관 열교환기의 경우 열전달계수는 열수가 증가할수록 감소하였다. 하지만 나선형 핀-관 열교환기의 열전달 계수는 열수가 증가하면서 그 값이 증가하는 경향을 보였다. 평판 핀-관 열교환기의 열전달계수는 나선형 핀-관 열교환기의 열전달계수보다 높게 나타났다. 하지만 열수가 증가하면 그 차이가 줄어들어 4열이 되면 거의 같았다. 한편 마찰인자는 평판 핀-관 열교환기에서 다소 높게 나타나고 열수의 영향은 크지 않았다. 본 실험 데이터를 기존 상관식의 예측치와 비교하였다.
본 연구에서는 핀-관 열교환기의 공기측 열전달, 마찰 그리고 물질특성을 조사하기 위하여 6종의 열교환기에 대하여 습조건에서 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 핀은 루버형으로 핀피치, 관 열수 그리고 입구상대습도를 변화하였다. 루버핀-관 열교환기의 열전달계수와 마찰계수는 레이놀즈 수가 증가할수록 감소하였으며, 핀피치가 줄어들수록 열전달계수는 감소하였고 마찰계수는 증가하였다. 3열 열교환기의 열전달계수와 마찰계수의 핀피치 변화에 따른 영향은 2열 열교환기의 경우보다 덜 민감하였다. 그리고 유입공기의 상대습도에 대한 열전달계수와 마찰계수의 변화폭은 크지 않았다. 또한, 루버핀-관 열교환기의 물질전달계수는 핀피치가 감소할수록 줄어들었으나, 레이놀즈 수 변화에 따른 물질전달계수는 열전달계수와는 달리 관 열수에 따라 서로 다른 경향을 보였다. 유입공기의 상대습도가 높아질수록, 물질전달계수는 다소 줄어 들었다.
본 연구에서는 동시 냉난방 히트펌프용 열교환기의 성능평가 및 설계해석 기술의 확보를 위해 난방운전 온도조건에서 6종의 루버핀-관 열교환기의 공기측 열전달특성 및 마찰특성을 실험을 통하여 조사하였다. 실험을 위해 공기엔탈피방식의 칼로리미터와 항온수조를 이용하였다. 전열량의 증가는 핀피치보다 열수에 의해 더 크게 나타났고, 핀피치가 작을수록 열전달계수는 더 높았다. 또한 핀피치가 작을수록 열수증가에 의한 열전달계수의 증가폭이 커졌다. 핀피치와 열수변화에 대한 j-계수와 f-계수는 레이놀즈 수가 증가할수록 감소하였고, 레이놀즈 수 400부근의 영역에서 역전현상이 존재하였다.
본 연구는 위에서 언급된 모델보다 훨씬 폭이 큰 23.5mm 루버 핀형 방열기용 열교환기를 모델로 삼고, 레이놀즈수가 500 이하인 저 레이놀즈수(100, 300, 500), 루버 각(22˚,24˚,28˚) 및 핀 피치 와 루버 피치의 비 Fp /Lp(1.23, 1.5) 등의 변화 에 따른 핀 내부의 유동, 전열 특성 및 압력분포등의 영향을 유한차분법으로 수치해석 하였다. 또한 동일한 루버 핀에대해 13:1 모델을 제작하여 염료주입법에의한 유동의 가시화 실험을 하였으며, 그 결과를 수치해석 결과와 비교 검토하였다.
The objective of this study is to investigate the heat transfer performance of flat plate finned-tube heat exchangers with large fin pitch. In this study, twenty-two heat exchangers were tested with a variation of fin pitch, number of tube row, and tube alignment. The heat transfer coefficient decreased with a reduction of the fin pitch and an increase of the number of tube row. The staggered tube alignment improved heat transfer performance more than $10\%$ compared to the inline tube alignment. A heat transfer correlation was developed from the measured data for flat plate finned-tubes with large fin pitch. The correlation yielded good predictions of the measured data with mean deviations of $3.6\%\;and\;6.4\%$ for the inline and staggered tube alignment, respectively.
본 논문에서는 프로브 커넥터 핀의 누화 특성이 -30 dB 이하를 만족시키는 핀의 피치 및 길이 파라미터에 대한 설계 기준을 제시하였다. 프로브 커넥터 핀의 누화 특성을 분석하기 위하여 격자 구조로 배열된 프로브커넥터 핀의 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분을 추출하였으며, 접지 핀의 개수가 증가해도 이미 계산된 파라미터들을 이용해서 새로운 커패시턴스 및 인덕턴스 성분들을 쉽게 계산할 수 있음을 보였다. 또한, 신호(signal)핀 주변에 위치한 접지(ground) 핀 개수를 증가시키면서 누화 특성을 향상시키는 알고리즘을 제시하였으며, 특히 접지 핀 개수의 증가가 자기장 결합(inductive coupling)에 의한 누화를 효과적으로 제거시킨다는 것을 보였다. 최종적으로는 주어진 접지 핀 개수 및 형상 하에서 -30 dB 이하의 누화 특성을 만족하는 핀의 피치 및 길이를 결정하는 영역을 도시하였으며, 이는 프로브 커넥터 시스템의 누화 특성 설계 시 유용하게 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 복합 전열 촉진 핀 열교환기의 열전달 및 압력손실에 대하여 실험적으로 검토하였다. 비교를 위하여 널리 사용되는 루버 핀 열교환기에 대한 실험도 수행하였다. 핀 피치(1.5mm~1.7mm)와 열수(1열~3열)를 변화시키며 열전달 및 압력손실에 미치는 영향을 검토하였다. 실험범위에서 핀 피치가 j와 f 인자에 미치는 영향은 크지 않았다. 열수가 증가하면 j 인자는 감소하고 f 인자는 열수와 무관하였다. 루버 핀의 j와 f 인자가 복합 전열 촉진 핀의 값들보다 크게 나타났다. 1열의 경우 평균 j 인자와 f 인자는 23%, 27% 크고, 2열에서는 11%, 8%, 3열에서는 10%, 9% 크게 나타났다. 하지만 동일 압력 손실 대비 전열 성능은 복합 전열 촉진 핀 열교환기가 1열에서 6.4%, 2열에서 11.1%, 3열에서 13.6% 크게 나타났다. 기존 루버 핀 상관식은 j 인자를 과대 예측하고 f 인자를 과소 예측하였다.
본 연구의 목적은 무착상 조건에서 나선형 원형핀-튜브 열교환기의 형상변수에 따른 열전달특성을 고찰하고 평판 사각핀-튜브 열교환기와 열전달성능을 비교하는 것이다. 나선형 원형핀-튜브 열교환기는 Lfoot 길이 2.7 mm 에서 열전달계수가 최대로 나타났으며, 공기측 열전달계수는 튜브열수가 2 열에서 5 열로 증가하면서 평균 10% 감소하였고 핀피치가 5 mm 에서 10 mm 로 증가하면서 평균 17.5% 증가하였다. 모든 풍량조건에서 나선형 원형핀-튜브 열교환기의 튜브피치 30 mm 가 35 mm 보다 열전달량이 평균 5.1% 높게 나타났고 튜브두께 0.5 mm 가 0.7 mm 보다 열전달량이 평균 4.1% 높게 나타났다. 나선형 원형핀-튜브 열교환기의 열전달계수가 평판 사각핀-튜브 열교환기에 비하여 평균 24.3% 정도 높게 나타났다.
Heat transfer and pressure drop on the air side of a plate-louvered fin heat exchanger with new shape of louver fin have been investigated experimentally. Water is employed inside the flat tube to transfer heat with air for convenience. This problem is of particular interest in the design of a plate-louvered heat exchanger. The effect of air flow rate, water flow rate and water temperature on pressure drop as well as heat transfer in air side are studied in detail. The present results showed a good agreement qualitatively with the previous results in general. Based on the experimental data, f-factor and j -factor correlations of the present louvered-fin are suggested. It is also found that heat transfer could be enhanced with new shape of louver fin, compared with the conventional louvered-fin, while the f-factor remains unchanged.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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