The heat transfer and pressure drop characteristics of heat exchangers with louver fins were experimentally investigated. The samples had small fin pitches (1.0 mm to 1.4 mm), and experiments were conducted up to a very low frontal air velocity (as low as 0.3 m/s). At a certain Reynolds number (critical Reynolds number), the flattening of the heat transfer coefficient curve was observed. The critical Reynolds number was insensitive to the louver angle, and decreased as the louver pitch to fin pitch ratio (L$_{p}$F$_{p}$) decreased. Existing correlations on the critical Reynolds number did not adequately predict the data. It is suggested that, for proper assessment of the heat transfer behavior, the louver pattern in addition to the flow characterization need to be considered. The heat transfer coefficient increased as the fin pitch decreased. At low Reynolds numbers, however, the trend was reversed. Possible explanation is provided considering the louver pattern between neighboring fins. Different from the heat transfer coefficient, the friction factor did not show the flattening characteristic. The reason may be attributed to the form drag by louvers, which offsets the decreased skin friction at a low Reynolds number. The friction factor increased as the fin pitch decreased and the louver angle increased. A new correlation predicted 92% of the heat transfer coefficient and 90% of the friction factor within $\pm$10%.10%.
Kim, Nae-Hyun;Cho, Jin-Pyo;Kim, Do-Young;Kim, Hyun-Jin
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제15권4호
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pp.156-162
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2007
Flow visualization experiments were conducted for two louver arrays having large louver pitch ratio ($L_p/F_p=1.0$ and 1.4). Flow efficiencies and critical Reynolds numbers were obtained from the data, and were compared with existing correlations. The correlations failed to predict the present flow efficiency data adequately; some correlation overpredicted the data, while others underpredicted the data. Large louver pitch ratio of the present model, which is outside of the applicable range of the correlations may partly be responsible. The critical Reynolds numbers obtained from the present flow visualization data were in close agreement with those obtained from the heat transfer tests on actual flat tube heat exchangers. Existing correlations on the critical Reynolds number generally overpredicted the present data.
In this study, newly-developed slim electronic panel cooler with aluminum PF condenser and evaporator was tested and the results are compared with imported panel cooler with fin-tube heat exchangers. The PF heat exchangers significantly (approximately 45%) reduced the refrigerant charge. The air-side pressure drop was also reduced, which resulted in the reduction of the sound level of the panel cooler. The effect of the condenser size was also investigated.
The air and water flow distribution are experimentally studied for a round header - flat tube geometry simulating a parallel flow heat exchanger. The number of branch flat tube is thirty. The effects of tube outlet direction, tube protrusion depth as well as mass flux, and quality are investigated. The flow at the header inlet is identified as annular. For the downward flow configuration, the water flow distribution is significantly affected by the tube protrusion depth. For flush-mounted configuration, most of the water flows through frontal part of the header. As the protrusion depth increases, more water is forced to the rear part of the header. The effect of mass flux or quality is qualitatively the same as that of the protrusion depth. Increase of the mass flux or quality forces the water to rear part of the header. For the upward flow configuration, however, most of the water flows through rear part of the header. The protrusion depth, mass flux, or quality does not significantly alter the flow pattern. Possible explanations are provided based on the flow visualization results. Negligible difference on the water flow distribution was observed between the parallel and the reverse flow configuration.
개발된 알루히트를 이용하여 지하수 이용 열교환기를 개발하였다. 시작기는 600mm, 700mm 알루히트 19개의 끝을 U자 용접을 하여 지하수가 직렬흐름이 되도록 2가지로 제작하였다. 성능시험은 개방된 공간에서 지하수 유량과 공기양의 변화를 주면서 상온에서 실시하였다. 1. 시작기의 열전달 계수는 33~156(W/m2℃) 범위로 나타나 설계가정 값에 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 2. 열전달 면적이 증가할수록, 지하수 입·출구의 온도 차이가 클수록, 공기의 입·출구 온도 차이가 클수록, 또 송풍량이 증가할수록 에너지 전달량이 증가하였다. 3. 지하수 입·출구 온도 차이가 6℃ 이고 송풍량이 6,000m3/h일 때 전달 열용량은 6,825W였으며, 공기의 입·출구 온도 차이는 25.8℃에서 23.2℃로 -2.6℃의 강화 효과가 있었고, 대류열전달계수는 88.5W/m2℃ 였다. 4. 지하수 입·출구 온도 차이가 2℃ 이고 송풍량이 4,000m3/h일 때 전달 열용량은 2,625W으로 작았지만, 공기의 입·출구 온도 차이는 27℃에서 22.5℃로 -4.5℃의 강화 효과가 있었고, 대류열전달계수는 33.6W/m2℃였다. 5. 시작기 I, II, III의 전달 열용량 데이터 각각의 상관계수 R2은 0.9141, 0.8935, 0.9393이었으며, 공기유량이 6,000m3/h, 5,000m3/h, 4,000m3/h일 때 각각의 데이터 상관계수 R2은 0.9513, 0.9414, 0.9003으로 신뢰할 수 있었다.
지하수의 열(15℃)을 농업시설의 난방과 냉방에 사용하기 위하여, 관에 종방향으로 부착되는 plat fin tube 형 알루미늄(Al 6063) 열교환기를 개발하여 알루히트(의장등록 : 0247164)로 명명하였다. 열교환 핀을 관에 종방향으로 배치하여 송풍과 대류에 유체 흐름저항을 최소화 하였으며, 핀표면에 돌기를 만들어 결로와 fouling factor를 감소시켰다. 1. 알루히트의 제원은 관 내경 0.03m, 외경 0.036m, 두께 0.003m이며, 냉각핀의 두께 0.0012m, 핀 길이 0.032m로 하였다. 2. 단위 길이당 관 외부의 전열면적은 1.3946m2이며, 관내부 전열면적은 0.0942m2였고, 내외면적비 Ra = 14.805였다. 3. 핀의 길이 0.032m로 하였을 때, 핀의 효율이 93%정도인 것으로 나타났으며, 핀두께 0.0012m는 h𝛿/k<0.2를 만족하여 적합한 것으로 판단된다. 4. 알루히트의 온수 방열 성능실험에서 열매체의 온도가 높고 유량이 많을수록 방열 열량이 많은 것으로 나타났고, 열매체의 온도 60℃, 유량 10 𝑙/min일 때 방열열량은 504kJ/h·m 였으며, 80℃, 40 𝑙/min일 때는 방열열량이 6,048kJ/h·m로 나타났다. 5. 방열성능에서 각각의 열매체 온도간 상관계수 $R^2_1=0.9898$, 유량간 상관계수 $R^2_2=0.9721$로 실험 데이터를 신뢰할 수 있었다.
알루미늄 플레이트-핀 열교환기는 석유 및 가스 처리공정에서 널리 사용되고 있다. 알루미늄 플레이트-핀 열교환기의 성능은 각 유체의 헤더 및 분배기에서의 분배 성능에 의하여 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 CFD(Computational fluid dynamics)를 이용하여 알루미늄 플레이트-핀 열교환기의 측면 입구 형태의 분배기를 모델링하고, 입구 조건과 형상비의 변화에 따른 상대 및 절대 불균등 분배도를 고찰하여 최적 분배기 형상비를 제시하였다.
알루미늄-아크릴 필림을 사용(使用)한 곡면식(曲面式) 태양열이용장치(太陽熱利用裝置)의 제작(製作)과 이의 한국적(韓國的) 기후조건하(氣候條件下)에서 효능(效能)을 시험(試驗)한 결과(結果) 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 반사집광판(反射集光板)으로 사용(使用)한 알루미늄-아크릴 필림의 반사율(反射率)은 66.1%이었으며 저렴(低廉)한 가격(價格)에 비(比)하여 볼 때 반사판(反射板)으로서 충분(充分)히 이용(利用)할 수 있었다. 2. 흡광부위(吸光部位) 에서의 열이용효율(熱利用?率)은 73%이었으며 2.82 cm/sec의 자연대류(自然對流)에 의(依)한 유속(流速)을 얻을수 있었다. 3. 태양열이용장치(太陽熱利用裝置)를 물의 가온(加溫)에 사용(使用)할 경우 최고(最高) 28.6%의 열이용효율(熱利用?率)을 얻을 수 있었다. 4. 태양열이용장치(太陽熱利用裝置)에 의해 가온(加溫)된 수온(水溫)의 온도차(溫度差)의 대수치(對數値)와 태양열복사(太陽熱輻射)에너지와의 관계는 선형적비례(線型的比例)관계가 성립(成立)되었고 열이용효율(熱利用?率)은 복사에너지량이 클수록 선형적 감소관계가 있었다.
Porous metals are called as a new material of 21th century because they show not only extremely low density, but also novel physical, thermal, mechanical, electrical, and acoustic properties. Since the late in the 1990's, considerable progress has been made in the production technologies of many kinds of porous metals such as aluminum, titanium, nickel, copper, stainless steel, etc. The commercial applications of porous metals have been increased in the field of light weight structures, sound absorption, mechanical damping, bio-materials, thermal management for heat exchanger and heat sink. Especially, the porous metals are promising in automotive applications for light-weighting body sheets and various structural components due to the good relation between weight and stiffness. This paper reviews the recent progress of production techniques using molten metal bubbling, metal foaming, gas expansion, hollow sphere structure, unidirectional solidification, etc, which have been commercialized or under developing, and finally introduces several case studies on the potential applications of porous metals in the area of heat sink, automotive pannel, cathod for Ni-MH battery, golf putter and medical implant.
본 연구에서는 해수용 열교환기의 코팅에 따른 해수 부식특성을 조사하기 위해 실험이 수행되었다. 코팅은 테플론, 전착, 세라믹+실리콘 3종을 선정하였고, 코팅되지 않은 알루미늄 부식과 비교하였다. 해수부식을 가속시키기 위하여 $70^{\circ}C$ 고온의 농도 3.5% 인공해수를 제작하여 9주 동안 침지부식을 시켰다. 침지기간에 따른 코팅의 부식특성 변화를 관찰하기 위하여 임피던스 분광법과 SEM을 이용하였다. Bode 선도에서 얻어진 분극저항으로부터 코팅재질의 내부식성을 확인하였다. 이중코팅은 4주 이후에도 코팅의 내부식성을 유지하였다. 또한 침지기간에 따라서 금속모재와 점착된 코팅면 사이에 블리스터가 발생할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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