• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제31권6호
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• pp.707-714
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• 2007

The heat transfer coefficient and Pressure drop during gas cooling process of $CO_2$ (R-744) in inclined helical coil copper tubes were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver. a variable-speed pump. a mass flow meter, a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45mm inner diameter. The refrigerant mass fluxes were varied from 200 to $600[kg/m^2s]$ and the inlet Pressures of gas cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in the inclined helical coil tubes increases with the increase of mass flux and gas cooling pressure of $CO_2$. The pressure drop of $CO_2$ in the gas cooler shows a relatively good agreement with those Predicted by Ito's correlation developed for single-phase in a helical coil tube. The local heat transfer coefficient of $CO_2$ agrees well with the correlation by Pitla et al. However, at the region near pseudo-critical temperature. the experiments indicate higher values than the Pitla et al. correlation. Therefore. various experiments in the inclined helical coil tubes have to be conducted and it is necessary to develop the reliable and accurate prediction determining the heat transfer and pressure drop of $CO_2$ in the inclined helical coil tubes.

• 한국가스학회지
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• 제11권3호
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• pp.1-6
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• 2007

본 연구에서는 경사진 헬리컬 코일형 동관내 이산화탄소의 증발 열전달 계수와 압력강하를 실험적으로 조사하였다. 냉매 순환루프의 주요구성품은 수액기, 변속펌프, 질량유량계, 예열기, 경사진 헬리컬 코일형 가스냉각기(시험부)로 구성된다. 시험부는 내경 4.55 mm의 평활 동관으로 이루어져 있다. 냉매질량 유속은 $200kg/m^2s$에서 $600kg/m^2s$까지 변화시켰고, 가스냉각기의 입구압력은 7.5 MPa에서 10.0 MPa까지이다. 경사진 헬리컬 코일관내 이산화탄소의 열전달 계수는 질량유속과 냉각압력의 증가와 함께 따라 증가하였다. 이산화탄소의 압력강하는 헬리컬 코일관내 단상 상관식인 Ito식과 좋은 일치를 보였고, 이산화탄소의 국소 열전달 계수는 Pilta 등이 제안한 상관식과 좋은 일치를 보였다. 하지만, 유사임계 온도 영역부근에서는 실험데이터가 더 높게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권3호
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• pp.59-70
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• 2020

본 논문에서는 기존 적층형 배관의 총 열전달 계수 경험식을 활용할 때 발생하는 한계점을 해결하고자, 외부 총 열전달 계수의 강제 대류 열전달 계수 항을 독립적으로 도출하는 간소화된 모델링을 제안하고, 이를 극저온 환경의 실험 결과로 확인하였다. 액체 산소 냉각 나선형 열교환기가 액체 질소와 열교환하는 실험 장치를 구성하고 열교환기의 열전달량을 계측하여, 외부 총 열전달 계수를 도출하였다. 측정된 외부 총 열전달 계수가 모델링으로 예측 곡선과 일치함을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제19권9호
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• pp.640-646
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• 2007

The cooling heat transfer coefficient of $CO_2$ (R-744) for tube and coil diameter (CD), inclined angle of tube and coil pitch of inclined helical coil type copper tubes were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45 and 4.55 mm inner diameter (ID). The refrigerant mass flukes were varied from 200 to 800 [$kg/m^2s$] and the inlet pressures of gas cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in inclined helical coil tube with 2.45 mm ID are $5{\sim}10.3%$ higher than those of 4.55 mm. The heat transfer coefficients of 41.35 mm CD are $8{\sim}32.4%$ higher than those of 26.75 mm CD. Comparison between $45^{\circ}\;and\;90^{\circ}$ of coil angle, the heat transfer coefficients of $45^{\circ}$ are higher than those of $90^{\circ}$. For coil pitch of gas cooler, the heat transfer coefficients of inclined helical coil gas cooler with coil pitch of 5 mm are similar to those of 10 and 15 mm.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제31권6호
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• pp.699-706
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• 2007

The cooling heat transfer coefficient and pressure drop of $CO_2$(R-744) in helical coil copper tubes were investigated experimentally The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter. a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45 and 4.55mm inner diameter The refrigerant mass fluxes were varied from 200 to $600 [kg/m^2s]$ and the inlet pressures of 9as cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in helical coil tubes increase with the increase of mass flux and gas cooling pressure of $CO_2$. The pressure drop of $CO_2$ in the gas cooler shows a relatively food agreement with those Predicted by Ito's correlation developed for single-phase in helical coil tubes. Though a few correlation available with the data. the local heat transfer coefficient of $CO_2$ agrees well with those presented by Pitla et al. among the predictions. However at the region near pseudo-critical temperature. the experiment data indicate higher values than the Pitla et al. correlation.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권1호
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• pp.94-104
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• 2009

본 연구는 폐바이오매스로서 활엽수(hardwood, HW)톱밥, 침엽수(softwood, SW)톱밥, 산야초류(grass) 등 3종의 발효재료를 이용, 3종의 나선형 열교환기와 1종의 평판형 열교환기를 제작하여 발효과정에서 생산되는 발효열을 가장 효율적으로 회수할 수 있는 발효열 교환장치 개발을 위하여 실시하였다. 본 연구에서는 다양한 바이오매스재료의 적절한 원료 배합을 통한 발열 및 열교환 특성을 조사하고 실제 농가에 설치 및 해체가 용이한 열교환기를 개발하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 나선형 열교환기를 사용한 발효열 실험에서 활엽수톱밥 및 침엽수 : 활엽수톱밥(50 : 50) 처리보다는 활엽수톱밥 : 산야초(90 : 10)의 발효가 약 3개월간의 긴 발열기간을 나타냈으며, 발효상을 통과한 물의 온도를 100일간 측정한 결과, 중앙부가 $64.5{\sim}76.5^{\circ}C$로 매우 높았고, 물탱크 온도는 $33{\sim}48^{\circ}C$ 범위였으며, 출구의 수온은 $33{\sim}44^{\circ}C$로서 4~5인 기준의 가정용 온수공급이 가능함이 확인되었다. 수행한 4종의 열교환기 실험 결과, 나선형 열교환기 HX-H1은 수온이 $35{\sim}36^{\circ}C$범위로서 더 이상의 온도상승이 없었고, HX-H2는 수온이 $40{\sim}45^{\circ}C$로서 실험기간 중 일정한 온도분포를 보였다. 한편 HX-H3는 최고온도 $68{\sim}70^{\circ}C$, 최저온도 $30^{\circ}C$, 평균온도 $50^{\circ}C$였고, 출구의 온수온도는 $33{\sim}44^{\circ}C$ 범위로서 45일간 공급 가능하였다. 평판형 열교환기 HX-P는 수온이 $42{\sim}58^{\circ}C$로서 3개월 이상 온수공급이 가능하였으므로 4~5인 기준의 가정용 난방 및 온수공급에 문제가 없는 것으로 확인되었다. 그러므로 평판형 열교환기 HX-P는 나선형 열교환기 HX-H에 비해 발효상 내부에 열교환용 파이프가 빈틈없이 배치되어 발효상 전면적을 통해 발효열을 최대로 회수할 수 있었으며, $42{\sim}58^{\circ}C$의 발효열을 최대 3개월정도 이용 가능하였고, 장시간 운용에도 온도가 급강하 하는 등의 문제가 발생되지 않았다. 따라서 발효열교환기는 나선형 시스템보다는 발효열의 회수 효율이 매우 높으면서도, 열교환장치의 제작, 설치, 해체가 용이한 평판형 시스템이 유리한 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권1호
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• pp.30-36
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• 2010

다중관식 헬리컬 코일형 가스냉각기내 $CO_2$의 열유량과 압력강하에 대해서 실험적으로 조사하였다. $CO_2$와 냉각수의 유량은 각각 0.06~0.075kg/s이고, 가스냉각기의 냉각압력은 8~10 MPa이다. $CO_2$의 열유량은 냉각수 질량유량, $CO_2$의 질량유량과 냉각압력에 비례하여 증가한다. $CO_2$의 압력강하는 냉각수와 $CO_2$의 질량유량이 감소할수록 감소하지만, $CO_2$의 냉각압력이 증가할수록 감소한다. 다중관식 헬리컬 코일형 가스냉각기내 $CO_2$의 열유량과 압력강하는 각각 이중관식 가스냉각기보다 상당히 높게 또는 낮게 나타났다. 따라서 다중관식 헬리컬 코일형 가스냉각기에 $CO_2$를 적용하는 경우에는 가스냉각기의 고효율화, 고성능화, 컴팩트화가 가능할 것이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.251-258
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• 1990

본 연구에서는 제 1보에서 다루었던 프로세스 해석의 결과들을 토대로 하여 열교환기의 최적 설계를 행하는데 주력하였다. 먼저, 열교환기의 최적 설계를 행하 는데 주력하였다. 먼저, 열교환기의 열설계에 필요한 CO$_{2}$와 Natrium의 물성치 및 열전달에 관한 기존의 실험식들을 여러문헌으로부터 연구 검토한 후 프로그램에 편 리하게 이용할 수 있도록 전산화 하였으며, 열교환기의 설계시 필요한 전체 경비의 최 소화를 기하는 방향으로 최적화된 설계인자들을 결정하도록 시도하였고 또한 최적화된 프로그램을 개발함으로써 인력, 외화 및 에너지 절감의 효과를 얻고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.616-622
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• 2016

하절기 줄어드는 온수부하는 태양열 집열기 과열의 주된 원인이다. 과열방지목적으로 공냉 또는 차단막이 사용되는데 이는 추가적인 기계적요소를 필요하게 되고 장기 운용 시 파손 등의 우려에 따라 그 신뢰도도 크게 저하된다. 지중열교환기는 지열을 열원으로 방열 또는 흡열을 진행하는데, 지열을 고 열원으로 하여 흡열을 목적으로 하는 연구가 대다수이며 지열원이 저열원으로 이용하는 방열에 대한 연구는 부족한 편이다. 그리하여 본 연구에서는 태양열집열판의 과열방지를 목적으로 하는 지중열교환기의 가능성 및 그 성능에 대한 연구를 진행하였다. 여름철 최대 $150^{\circ}C$이상의 고온을 유지하는 태양열집열판의 열을 방출하기 위하여 1.2m의 하부 깊이를 갖는 50m 나선형 지중열교환기를 설치하였고 이를 통해 순간 냉각이 가능한 것으로 확인되었으며, 태양열집열판의 여름철 과열에 의한 파손을 방지할 수 있었다. 그리고 다양한 변수에 대한 이론적인 계산을 통하여 0.33kg/s의 최저 순환유량만 유지해주면 지열 열교환기의 길이에 따른 방열효과에 큰 영향을 미치지 않음을 판단할 수 있다. 또한 축열조와의 공동 사용시 냉각효과는 여름철 과열시 충분한 과열방지 제어가 가능한 것으로 조사되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.331-341
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• 2013

태양열 온수급탕 시스템에서는 태양열 에너지가 집열판에서 획득되고 열매체로 전달되어 최종적으로 온수의 형태로 축열조에 저장된다. 본 연구에서는 상부 코일히터를 갖춘 나선재킷형 축열조의 축열성능 특성을 정확하게 해석할 수 있는 전산유체역학 모델을 개발하였다. 본 연구에서 고려한 축열조는 벽면에 열매체의 나선유로가 형성된 맨틀형 축열조의 일종으로 시스템 설계 단순화, 저유량 운전, 성층화 촉진 등의 장점을 지닌다. 또한 축열조 내부에 추가적인 코일히터가 장착되어 축열성능과 성층화의 추가적인 향상을 도모할 수 있다. 본 연구에서 개발된 해석모델의 검증은 실제 태양열 온수급탕 시스템의 실증실험 결과와 비교를 통하여 수행되었으며, 온수의 온도변화, 열매체의 온도변화, 성층화 온도분포의 측면에서 잘 일치하는 결과를 얻었다.