The objectives of this paper are to study the characteristics of heat transfer and pressure drop of the zigzag channel PCHE using diffusion bonding technology by numerical analysis. PCHE of five types are designed, which are zigzag channel angle $180^{\circ}$, $160^{\circ}$, $140^{\circ}$, $120^{\circ}$ and $100^{\circ}$. The zigzag PCHE was numerically investigated for Reynolds number in a range of $150{\sim}800$. The temperatures of the hot side were performed at $80^{\circ}C$ while that of the cold side was conducted at $20^{\circ}C$. The results show that the performance of heat transfer rate for zigzag channel $100^{\circ}$ increases about 11.5% compared to that of zigzag channel $180^{\circ}$. On the other hand, the performance of pressure drop for zigzag channel $100^{\circ}$ is remarkably higher than that of zigzag channel $180^{\circ}$, about 1.4 times.
Our lab designs a heat exchangers for air and carbondioxide gas. Coolant is water, thus it is very difficult to determine heat transfer parameters in this gas-liquid system. Repeated experiments gives overdesign value 35%, overall heat transfer coefficient $33.8(kcal/m2-hr-^{\circ}C)$ for carbondioxide. Another series of experiments determine overdesign 18.7%, overall heat transfer coefficient $21.4(kcal/m2-hr-^{\circ}C)$ for Air. These parameters are in same range of literature. Overdesign is increasing as tube length increases, also increases as wall thickness of heat exchanger increases. To get proper fluid linear velocity in heat exchanger, we change the diameter of tube and finally we can have optimum fluid linear velocity in the heat exchanger.
In order to develop the compact and flexible heat exchangers, we made the helically coiled heat exchangers. They can be manufactured with small diameter copper tubes without the need for fins; inner diameter=1.0 mm, straight tube length=1.5 m. The experiments were carried out with the following conditions; evaporation pressure=0.6 MPa, air velocity=0.7 ∼ 1.7 m/s, and working fluid=R-22. Pressure drop and heat transfer coefficient of heat exchangers were experimented according to the air velocity. The results of heat transfer coefficient show a 35% beneficial increase fur these heat exchangers over the other covered fin-tube heat exchangers. A cooling capacity of about 3 kW was obtained with an air velocity of 1.5 m/s. The distribution header has also been designed fur efficient distribution of refrigerant flow.
The fin and tube type heat exchangers widely used in air conditioners have been developed to improve on the heat transfer performance and compactness. This study presents the new type of tube for the heat exchanger to improve the heat transfer performance by increasing the heat transfer area per unit volume in the air-conditioner heat exchanger. The new type tube can be used for mechanical expansion facility, due to the two-port copper tube. Numerical calculation shows that the heat exchanger using the two-port copper tube outperforms the conventional heat-exchanger using a circular copper tube, in terms of the increased heat transfer coefficient and higher pressure drop. The calculation results were experimentally validated and are in agreement with the experimental results. Compared to the heat exchanger using a conventional circular tube, the heat exchanger with a two-port tube increased the heat transfer coefficient up to 21%, and the pressure dropped up to 16%.
The objectives of this paper are to study the characteristics of heat transfer and pressure drop of the zigzag channel PCHE using diffusion bonding technology by numerical analysis. PCHE of five types are designed, which are zigzag channel angle 180$^{\circ}$, 160$^{\circ}$, 140$^{\circ}$, 120$^{\circ}$ and 100$^{\circ}$. The zigzag PCHE was numerically investigated for Reynolds number in a range of 150$\sim$800. The temperatures of the hot side were performed at 80$^{\circ}$ while that of the cold side was conducted at 20$^{\circ}C$. The results show that the performance of heat transfer rate for zigzag channel 100$^{\circ}$ increases about 11.5% compared to that of zigzag channel 180$^{\circ}$. On the other hand, the performance of pressure drop for zigzag channel 100$^{\circ}$ is remarkably higher than that of zigzag channel 180$^{\circ}$, about 2.4 times.
A compact heat exchanger is one of critical components in a very high temperature gas-cooled reactor (VHTR). Alloy 617 (Ni-Cr-Co-Mo) is considered as one of leading candidates for this application due to its excellent thermal stability and strengths in anticipated operating conditions. On the basis of current ASME code requirements, sixty sheets of this alloy are prepared for diffusion welding, which is the key technology to have a reliable compact heat exchanger. Optical microscopic analysis show that there are no cracks, incomplete bond, and porosity at/near the interface of diffusion weldment, but Cr-rich carbides and Al-rich oxides are identified through high resolution electron microscopic analysis. In high-temperature tensile testing, superior yield strengths of the diffusion weldment compared to the code requirement are obtained up to 1223 K ($950^{\circ}C$). However, both tensile strength and ductility drop rapidly at higher temperature due to the insufficient grain boundary migration across the interface of diffusion weldment. Best fit curves for minimum yield strength and average tensile strength are drawn from the experimental tensile results of this study.
In this study, the effect of bonding temperature and bonding pressure on deformation and tensile properties of diffusion bonded joint of STS304 compact heat exchanger was investigated. The diffusion bonds were prepared at 700, 800 and $900^{\circ}C$ for 30, 60 and 90 min in pressure of 3, 5, and 7 MPa under high vacuum condition. The height deformation of joint decreased and the width deformation of joint increased with increasing bonding pressure at $900^{\circ}C$. The ratio of non-bonded layer and void observed in the joint decreased with increasing bonding temperature and bonding pressure. Three types of the fracture surface were observed after tensile test. The non-bonded layer was observed in diffusion bonded joint preformed at $700^{\circ}C$, the non-bonded layer and void were observed at $800^{\circ}C$. On the other hand, the ductile fracture occurred in diffusion bonded joint preformed at $900^{\circ}C$. Tensile load of joint bonded at $800^{\circ}C$ was proportional to length of bonded layer and tensile load of joint bonded at $900^{\circ}C$ was proportional to minimum width of pattern. The tensile strength of joint was same as base metal.
헬리컬 코일이 덕트 내부에 있을 때, 기울기에 따른 자연대류 열전달을 실험적으로 측정하였다. 고부력 조건을 구현하기 위하여 유사성에 기초하여 열전달 실험을 대신하여 물질전달 실험을 수행하였다. RaD 수 $4.55{\times}10^6$에서, 턴(Turn) 수를 1~10, P/D를 1.3~5, 헬리컬 코일의 기울기를 $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$까지 변화시켰다. 헬리컬 코일의 턴 수가 1일 때, 측정된 $Nu_D$ 수는 McAdams의 수평관 자연대류 열전달 상관식과 거의 일치하였다. 기울어진 덕트 내 헬리컬 코일의 자연대류 열전달은 피치, 턴 수, 덕트 높이에 따라 복합적으로 변화하였고 이는 속도 효과, 굴뚝 효과, 예열 효과로 분석되었다. 본 연구의 결과는 Compact heat exchanger에서의 자연대류 열전달에 대한 현상학적 분석에 기여한다.
최근 환경적 요인으로 친환경 에너지나 효율성이 높은 에너지관리 기술에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중에서 열교환기는 역사가 오래된 기계장치 이지만 최근 온실가스 저감을 위해 항공기 등에 응용을 시도함에 따라 그 가치가 증가하고 있다. 또한 이러한 열교환기가 항공기 엔진에 적용될 경우 고온, 고압의 조건을 견디어야 함으로 기계적 건전성 평가는 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 관형 열교환기의 취약부인 브레이징 접합부의 국부적인 물성분포 분석과 유체-고체 연성해석을 통하여 구조적 안전성을 평가하였다. U자형 단일 곡관을 제작하여 해석과 실험을 통하여 신뢰성을 검증하였고 브레이징 조건 변경을 통하여 재료 분포를 확인하였다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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