Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.2
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pp.91-100
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2004
Plate heat exchangers (PHE) have been widely used in different industrial applications, because of high heat transfer efficiency per unit volume. Basic study is performed for PHE to the application of intercooler in automobile. In order to understand the flow phenomena in the plate heat exchanger, a channel which was formed by the upper and lower plate in single plate was considered as calculation domains. Because chevrons attached on the upper plate are brazed with chevrons attached on the lower plate, the flow channel has very complex configuration. This complex geometry was analyzed by Fluent. In order to validate this methodology the proper experimental and theoretical data are collected and compared with numerical results. Finally, due to the lack of experimental values for PHE to the application of intercooler, various chevron angles and air velocities at inlet were tested in terms of physical phenomena. From this point of view, results of velocity vector, path lines, static pressure, heat flux, heat transfer coefficient, and Nusselt number are physically reasonable and accepted for the solutions. From these results, the correlations for pressure drop and Nusselt number with respect to chevron angle and Reynolds number in specific PHE are obtained for the design purpose. Thus, the methodology of the flow analysis in the full geometry of the channel was established for the predictions of performance in plate heat exchanger.
The main objective of the present study is to investigate the performance characteristics of a ground source heat pump (GSHP) system with a 130 m vertical 60.5 mm nominal diameter U-bend ground heat exchanger. In order to evaluate the performance analysis, the GSHP system connected to a test room with 90 $m^2$ floor area in the Korea Institute of Construction Technology ($37^{\circ}39'$ N, $126^{\circ}48'$ E) was designed and constructed. This GSHP system mainly consisted of ground heat exchanger, indoor heat pump and measuring devices. The cooling and heating loads of the test room were 5.5 and 7.2 kW at design conditions, respectively. The experimental results were obtained from July to January in cooling and heating season of $2003{\sim}2004$. The cooling and heating performance coefficients of the system were determined from the experimental results. The average cooling and heating COPs for the system were obtained to be 4.82 and 3.02, respectively. The temperature variations in ground and the ground heat exchanger surface at different depths were also measured.
The numerical analysis by using CFX 11.0 commercial code was done for proper design of the heat exchanger. The present experimental studies were also conducted to investigate the effects of circulating solid particles on the characteristics of fluid flow, heat transfer and cleaning effect in the fluidized bed vertical shell and tube type heat exchanger with counterflow, at which a variety of solid particles such as glass ($3mm{\Phi}$), aluminum ($2{\sim}3mm{\Phi}$), steel ($2{\sim}2.5mm{\Phi}$), copper ($2.5mm{\Phi}$) and sand ($2{\sim}4mm{\Phi}$) were used in the fluidized bed with a smooth tube. Seven different solid particles have the same volume, and the effects of various parameters such as water flow rates, particle diameter, materials and geometry were investigated. The present experimental and numerical results showed that the flow velocity range for collision of particles to the tube wall was higher with heavier density solid particles, and the increase in heat transfer was in the order of sand, copper, steel, aluminum, and glass. This behavior might be attributed to the parameters such as surface roughness or particle heat capacity.
Lee, Su Won;Shin, Seong Min;Chung, SungKun;Jo, HangJin
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.5
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pp.1874-1889
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2022
In this study, we evaluate the thermal-hydraulic performance and economics of Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) according to the channel types and associated shape variables for the design of recuperators with Sodium-cooled Fast Reactors (SFRs). To perform the evaluations with variables such as the Reynolds number, channel types, tube diameter, and shape variables, a code for the heat exchanger is developed and verified through a comparison with experimental results. Based on the code, the volume and pressure drop are calculated, and an economic assessment is conducted. The zigzag type, which has bending angle of 80° and a tube diameter of 1.9 mm, is the most economical channel type in a SFR using CO2 as the working fluid. For a SFR using N2, we recommend the airfoil type with vertical and horizontal numbers of 1.6 and 1.1, respectively. The airfoil type is superior when the mass flow rate is large because the operating cost changes significantly. When the mass flow rate is small, volume is a more important design parameter, therefore, the zigzag type is suitable. In addition, we conduct a sensitivity analysis based on the production cost of the PCHE to identify changes in optimal channel types.
In this paper, the flow uniformity improvement and flow characteristic of the sensor condenser for a heat exchanger cleaning system were studied using response surface method and computational-fluid-dynamics. The design variable was defined as a shape for controllable sensor condenser area. The objective functions were defined as the improvement of flow uniformity in heat exchanger cleaning system tubes. The flow uniformity improvement and flow characteristic of optimum model was verified by numerical analysis and the reliability of the model was retained by comparison of numerical analysis and comparative analysis with the reference model.
A ground heat exchanger in a GSHP system is an important unit that determines the thermal performance of a system and its initial cost. The Size and performance
of this heat exchanger is highly dependent on the thermal properties. A proper design requires certain site-specific parameters, most importantly the ground effective thermal conductivity, the borehole thermal resistance and the undisturbed ground temperature. This paper is part of a research project aiming at constructing a database of these site-specific properties, especially ground effective thermal conductivity. The objective was to develop and evaluation method, and to provide this knowledge to design engineers. To achieve these goals, thermal response tests were conducted using a testing device at nearly 150 locations in Korea. The in-situ thermal response is the temperature development over time when a known heating load imposed, e.g. by circulating a heat carrier fluid through the test exchangers. The line-source model was then applied to the response test data because of its simplicity. From the data analysis, the range of ground effective thermal conductivity at various sites is $1.5{\sim}4.0\;W$/mK. The results also show that the ground effective thermal conductivity varies with grouting materials as well as regional geological conditions and groundwater flow.
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.
Ryou, Young Sun;Kang, Youn Ku;Jang, Jae Kyung;Kim, Young Hwa;Kim, Jong Goo;Kang, Geum Chun
Journal of Bio-Environment Control
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v.21
no.4
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pp.372-378
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2012
This study was carried out in order to determine the optimum length of a roll type PE pipe heat exchanger employed in the water-to-water heat pump system using the waste heat of the heated effluent flowed out from thermal power generation plants as a heat source. And the heat pump system of 30 RT for an experimental test was designed and manufactured. And also PE pipes were employed to recover the waste heat from the heated effluent. The inside diameter of PE pipe heat exchanger was 20 mm, the thickness was 2 mm and the diameter of a roll was 1,000 mm. And from the results of this study, we found that the optimum length of PE pipe heat exchanger was 75 m per the heat pump capacity of 1.0 RT (3.51 kW) and then the heating COP of heat pump system was 3.8.
Kim, Doo-Hwan;Ye, Huee-Youl;Lee, Kwan-Soo;Cha, Woo-Ho
Proceedings of the KSME Conference
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2008.11b
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pp.2011-2016
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2008
A new method is presented for developing a simulation program which can analyze the heat transfer characteristics of fin-tube heat exchanger. This method is able to describe several types of refrigerant circuit arrangement. The delivery path of air and refrigerant properties is simplified by transforming three-dimensional array into one-dimensional array. By comparing simulated results with experiment results, the deviation was 8.2%. Several fin-tube heat exchangers of different design factors and operating conditions were simulated using this program. It was shown that this program could be used for designing practical fin-tube heat exchangers.
Kim, Doo-Hwan;Ye, Huee-Youl;Lee, Kwan-Soo;Cha, Woo-Ho
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.20
no.12
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pp.833-843
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2008
A new method is presented for developing a simulation program which can analyze the heat transfer characteristics of fin-tube heat exchanger. This method is able to describe several types of refrigerant circuit arrangement. The delivery path of air and refrigerant properties is simplified by transforming three-dimensional array into one-dimensional array. By comparing simulated results with experiment results, the deviation was 8.2%. Several fin-tube heat exchangers of different design factors and operating conditions were simulated using this program. It was shown that this program could be used for designing practical fin-tube heat exchangers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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