대향류 로터리 열교환기의 근사적 해석모델 (Simple Analytical Model for Counter-flow Rotary Heat Exchangers)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 36권 / 5호 / 221 ~ 232페이지
· 저자명 : 김동선, 이대영

초록

단순화한 로터리 열교환기의 지배방정식으로부터 유체와 채널벽 온도의 1차원 과도해를 유도하였다. 로터리 열교환기 유로의 임의의 수직 단면에서 채널벽의 온도가 열교환기의 회전주기와 같은 주기로 진동함을 고려하여 복소지수 형태의 시간함수를 가정하였고 이와 함께 평균 에너지 방정식을 만족하는 공간함수를 찾아 근사해를 완성하였다. 근사해를 이용하여 유용도의 해석적 표현을 쓰고 문헌의 유용도 테이블 및 수치모델 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다. 근사해는 가 작을수록 정확하여 , 의 영역에서 최대오차는 일 때 4~9%, 일 때 3~7% 수준임을 확인하였다. 근사해의 오차는 에 비례하여 커지는데 이는 에 비례하여 비선형적으로 변하는 유동 방향 온도분포를 정확히 예측하지 못하기 때문이다. 열교환기의 금속 소재를 플라스틱으로 대체하는 문제에 근사해를 적용하였고 플라스틱 열교환기의 회전속도를 높여 금속 열교환기와 동일한 성능을 얻을 수 있음을 예측하였다.

영어초록

A simple analytical model is presented for counter-flow rotary heat exchangers. The model is based on an approximate analytical solution of simplified governing equations, which are valid for arbitrary rotation speeds and flow rate ratios. A resulting effectiveness equation was compared with a set of tabular data from the literature and with the results from a numerical model. The results showed that the model was accurate for small and moderate NTU values, giving a maximum relative error of ca. 4~9% for NTU = 5 and 3~7% for NTU = 3. The error increased with increasing NTU values as the model could not predict strong nonlinear temperature profiles in cases of large NTUs. The model was applied to a plastic rotary heat exchanger and it was predicted that a plastic heat exchanger would yield the same effectiveness as a metal heat exchanger by increasing its rotation speed.

참고자료

· 없음