냉장 컨테이너 내부의 공기유동 및 열전달 현상에 대한 CFD 시뮬레이션

서지정보

· 발행기관 : 한국농업기계학회
· 수록지 정보 : Journal of Biosystems Engineering / 32권 / 6호 / 422 ~ 429페이지
· 저자명 : 윤홍선, 정훈, 권진경, 김현동, 김영근, 윤남규

초록

냉장컨테이너를 사용하는 농산물의 저온수송 에 있어서 컨테이너 내부의 온도관리는 농산물의 품질유지를 위해서 가장 중요한 과제이다. 최상의 수송 품질은 컨테이너 내부의 온도를 일정하게 유지하는 것뿐만 아니라 온도 분포 또한 균일하게 유지함으로써 얻어질 수 있다.냉장컨테이너에서 일정한 온도와 균일한 온도분포를 유지할 수 있도록 최적화하기 위해서는 설계변수들이 냉장컨테이너 내부의 공기 및 열의 유동에 미치는 영향에 대한 분석이 필요하다. 그러나 다양한 설계변수들의 영향을 반복적 실험을 통해 분석하는 것은 비용과 시간적 측면에서 비효율적이다.따라서 본 연구에서는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 기반으로 하여 냉장컨테이너 내부에서의 공기 및 열유동 현상을 예측하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션 모델을 개발하고자 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.1. CFD 시뮬레이션과 PIV를 이용한 속도벡터 측정치를 비교한 결과, 표준 난류모델은 컨테이너 내부의 순환유동을 예측하는데 적합하지 않았으며, RSM 난류모델이 상대적으로 우수한 예측치를 나타내었다.2. 컨테이너 내부의 농산물 적재 영역은 효율적인 계산을 위해 porous medium으로 모델링 되었으며, 벌크상태로 적재된 상태에 대해 송풍팬의 토출 풍속에 따른 내부 온도장의 변화를 계산한 결과, 풍속의 증가에 따라 적재물 내부의 온도 균일도는 향상되며 적재물의 평균온도 역시 거의 선형적으로 감소하였다. 송풍 팬 토출 풍속이 8.0m/s의 경우 적재물 영역의 내부는 거의 균일한 온도분포로 팬 토출 온도와 동일한 온도까지 냉각되는 것으로 나타났다. 냉장컨테이너의 냉각성능 향상을 위해서는 풍속의 증가뿐 아니라, 팔레트의 배열이나 덕트를 설치하여 하류의 열적체를 해소하는 방안 등이 강구될 수 있다. 이러한 다양한 설계변수를 도입한 냉장컨테이너의 최적화 설계에 대한 결과는 금후 보고될 예정이다.

참고자료

· 없음