다양한 단면 형상의 꼬임관 내 유동 및 열전달 특성 분석 (Analysis of Flow and Heat Transfer Characteristics of Twisted Tube with Different Cross-Section Shapes)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 49권 / 5호 / 283 ~ 293페이지
· 저자명 : 신유훈, 최훈기, 박용갑

초록

본 연구에서는 다른 단면 형상 및 여러 피치간격에 대하여 꼬임관 내부유동 및 열전달 특성을 수치적 방법을 통하여 연구를 수행했다. 수치해석 영역에는 일정한 벽온도조건을 주었으며 Reynolds 수는 10,000 ~ 30,000인 범위이므로 난류에 대한 해석을 수행하였다. 꼬임관에서의 열전달 성능은 매끄러운 튜브에 비해 향상되었으며, 압력 강하도 함께 증가함을 보였다. Reynolds 수가 증가함에 따라 열전달 성능 뿐만 아니라 압력강하도 증가하였다. 아울러 2-로브 단면 꼬임관에서의 평균 Nusselt 수 및 마찰계수 값의 크기가 가장 크게 나타났다. 비틀림 피치간격을 줄이면 생성된 와류가 큰 와류로 합쳐지고 전체 단면의 흐름에 영향을 미쳐 혼합이 개선되므로 열전달 성능이 향상되었다. Reynolds 수가 가장 큰 값의 조건에서 피치간격이 가장 짧은 2-로브 단면의 꼬임관에서 PEC = 1.62로 최대값이 나타났다.

영어초록

This study numerically investigates flow and heat transfer in twisted tubes with various cross-sectional shapes and pitch intervals. A constant wall temperature was applied, and turbulent flow was analyzed for Reynolds numbers between 10,000 and 30,000. The twisted tubes showed improved heat transfer performance compared to smooth tubes, with an increase in pressure drop. Higher Reynolds numbers resulted in greater heat transfer and pressure drop. The 2-lobe cross-section exhibited the highest Nusselt number and friction factor. Shorter pitch intervals enhanced mixing by merging vortices into larger ones, improving heat transfer. At the highest Reynolds number, the 2-lobe twisted tube with the shortest pitch interval achieved a maximum PEC of 1.62.

참고자료

· 없음