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비 대칭 슬릿 핀이 장착된 핀-관 열교환기의 열전달 성능 및 압력 손실에 대한 실험적 연구
김내현(Nae-Hyun Kim) 대한기계학회 2019 大韓機械學會論文集B Vol.43 No.9
핀-관 열교환기에서 핀 패턴은 전열 성능에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 1열과 2열의 핀 패턴이 상이한 비 대칭 슬릿 핀-관 열교환기에 대해 일련의 실험을 수행하고 모든 열에 핀 패턴이 동일한 비 대칭 시료에 대한 기존 연구 결과와 비교하였다. 실험 결과 기존 슬릿 핀 시료의 전열 촉진비(j /jp)가 1열에서 22%, 2열에서 30%로 신규 시료(6%와 7%)보다 크게 나타났다. 특히 2열에서는 신규 시료의 슬릿 면적 비율이 기존 시료보다 큰데도 불구하고 j/jp 가 작게 나타났다. 또한 j/f<SUP> 1/3</SUP>의 경우 1열에서는 두 종류의 슬릿 핀 시료와 평판 핀 시료는 유사한 값을 보인다. 하지만 2열에서는 기존 시료의 j/f <SUP>1/3</SUP>은 평판 핀 시료보다 10% 높은 반면 신규 시료의 값은 평판 핀 시료보다 6% 낮게 나타났다. 이로부터 2열핀-관 열교환기에서 2열에 슬릿을 집중적으로 배치하는 것은 전열 성능 향상에 그다지 효과적인 방법이 아닐 수 있음을 알 수 있다. 그 이유로는 슬릿을 집중적으로 배치하다 보면 슬릿 간격이 좁아져 후류가 미처 소산되지 않은 상태로 후방 슬릿에 도착하여 전열 성능을 감소시킬 수 있기 때문이다. 한편 루버 핀 시료의 j/jp, j/f <SUP>1/3</SUP>은 슬릿 핀 시료의 값보다 크게 나타났다. Fin patterns significantly affect the thermal performance of fin-and-tube heat exchangers. In this study, we test non-symmetric slit fin-and-tube heat exchangers with different fin patterns of one row and two rows, and compare the results with those obtained from non-symmetric slit fin-and-tube heat exchangers with the same fin pattern for every row. The results show that the heat-transfer enhancement ratios (j/jp) of the previous slit fin sample are 22 % and 30 % for one-row and two-row configuration, whereas those of the new slit fin sample are 6 % and 7 %, respectively. For the one-row configuration, the j/f<SUP>1/3 </SUP>values of both the previous and new slit fin samples are approximately equal to those of the plain fin sample. However, for the two-row configuration, the j/f<SUP>1/3</SUP> values of the previous slit fin sample are 10 % higher than those of the plain fin sample, whereas the j/f<SUP>1/3</SUP> values of the new sample are 6 % lower. This suggests that allocating too many slits at the second row of the two-row configuration may not be an effective means of enhancing the heat transfer of slit fins in fin-and-tube heat exchangers. Excessively narrow distance between slits may reduce the downstream slit performance owing to non-dissipating wakes coming from an upstream slit. The j/jp, j/f<SUP>1/3 </SUP>values of the louver fin samples are larger than those of the slit fin samples.
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