라멜라 열교환기에서 유량 및 온도 변화가 열전달 특성에 미치는 영향 (Effect of Mass Flow Rate and Temperature Variations on Heat Transfer Characteristic in Lamella Recuperator)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 37권 / 6호 / 269 ~ 277페이지
· 저자명 : 김영욱, 정미진, 고우진, 서정세

초록

본 연구에서는 고온 공정에서 발생하는 폐열을 효율적으로 회수하여 이용하기 위한 라멜라 열교환기를 설계하고자 하였다. 열교환 성능을 평가하기 위한 지표로 열교환 효율과 입․출구 간 압력강하를 주로 알아보았다. 열교환 효율은 저온과 고온 유체 간 열교환이 얼마나 효율적으로 이루었는지 판단하는데 적합하며, 입․출구 간 압력강하는 운영 비용과 같은 경제적 효율성을 판단하는데 유용한 지표이다. 열교환기에 유입되는 공기와 고온 가스의 질량 유량 및 온도에 따른 열교환기의 성능 변화를 아래와 같이 정리하였다.
(1) 본 연구의 고온 가스 Re 수 범위에서 공기 Re 수 50% 증가 시 열교환 효율이 16% 감소하였고, 더불어 공기의 입․출구 간 압력강하는 65% 증가하고, 고온 가스의 입․출구 간 압력강하는 5% 감소함을 확인하였다.
(2) 본 연구의 고온 가스 온도 범위에서 공기 온도 28% 증가 시 열교환 효율이 0.2% 감소하였고, 공기의 입․출구 간 압력강하는 11% 감소하고, 고온 가스의 입․출구 간 압력강하는 2% 증가함을 확인하였다.
따라서, 라멜라 열교환기의 성능을 최적화하기 위해서는 공기와 고온 가스의 Re 수 및 온도 조건을 적절히 조절하는 것이 중요하며, 열전달 효율과 입․출구 간 압력손실 간의 균형을 고려해야 함을 시사한다.

영어초록

High temperature exhaust gas is a major cause of environmental pollution and waste of thermal energy. To solve these problems, this study aimed to design a lamella recuperator that could effectively recover waste heat generated from high temperature processes and maximize waste heat utilization. Heat exchanger efficiency and pressure drop between inlet and outlet were selected as performance indicators of the lamella recuperator. Study results showed that, at all flue gas mass flow rates, an increase in air flow caused the pressure drop between the air inlet and outlet to rise, while the pressure drop of the high temperature gas decreased. Furthermore, as the air temperature increased, the pressure drop of both air and gas increased across all gas temperatures, while heat exchanger efficiency decreased. Therefore, it is concluded that optimizing the mass flow rate and temperature conditions of air and high temperature gas is crucial for enhancing the performance of the lamella recuperator.

참고자료

· 없음