비 대칭 슬릿 핀이 장착된 핀-관 열교환기의 열전달 성능 및 압력 손실에 대한 실험적 연구

국문 초록 (Abstract)

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.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 실험장치 및 방법
• 3. 실험결과 및 고찰
• 4. 결론
• 참고문헌(References)

참고문헌 (Reference)

1 Webb, R. L., "Principles of Enhanced Heat Transfer" Taylor and Francis Pub 2005

2 Joshi, H. M., "Prediction of Heat Transfer and Friction in the Offset-strip Fin Array" 30 : 69-84, 1987

3 Wang, C. -C., "Heat and Mass Transfer for Plate Fin-and-Tube Heat Exchangers with and without Hydrophilic Coating" 41 : 3109-3120, 1998

4 Wang, C. -C., "Heat Transfer Enhancement of Heat Exchangers" Springer 141-162, 1999

5 Schmidt, T. E., "Heat Transfer Calculations for Extended Surfaces" 4 : 351-357, 1949

6 Torikoshi, K., "Flow and Heat Transfer Performance of a Plate Fin and Tube Heat Exchanger (First Report:Effect of Fin Pitch)" 4 : 411-416, 1994

7 Kurosaki, Y., "Experimental Study on Heat Transfer from Parallel Louvered Fins by Laser Holographic Interferometry" 1 : 59-67, 1988

8 Park, B. -B., "Experimental Study of Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics for Flow of Water inside Circular Smooth and Micro-fin Tubes" 9 (9): 454-461, 1997

9 Nakayama, W., "Enhanced Fins for Air Cooled Heat Exchangers - Heat Transfer and Friction Correlations" 1 : 495-502, 1983

10 Kang, H. -C., "Effect of Strip Location on the Air-side Pressure Drop and Heat Transfer in Strip Fin-and-Tube Heat Exchanger" 22 : 302-312, 1999

11 Wang, C. -C., "An Investigation of the Airside Performance of the Slit Fin-and-Tube Heat Exchangers" 22 : 596-603, 1999

12 Du, Y. -J., "An Experimental Study of the Airside Performance of the Superslit Fin-and-Tube Heat Exchangers" 43 : 4475-4482, 2000

13 Youn, B., "An Experimental Investigation on the Airside Performance of Fin-and-Tube Heat Exchangers having Radial Silt Fins" 10 : 61-80, 2003

14 김내현, "An Experimental Investigation on the Airside Performance of Fin-and-Tube Heat Exchangers Having Nonsymmetrical Slit Fins" 대한설비공학회 23 (23): 1-13, 2015

15 김내현, "An Experimental Investigation on the Air-Side Performance of Fin-and-Tube Heat Exchangers Having Radial Slit Fins" 대한설비공학회 23 (23): 1-11, 2015

16 NAE-HYUN KIM, "Airside Performance of Fin-and-Tube Heat Exchangers Having Non-Repeating Non-Symmetrical Slit Fins Under Wet Condition" 대한설비공학회 27 (27): 1-8, 2019

17 "ASHRAE Standard 41.5, Standard Measurement Guide, Engineering Analysis of Experimental Data"

18 "ASHRAE Standard 41.2, Standard Method for Laboratory Air-Flow Measurement"

19 "ASHRAE Standard 41.1, Standard Method for Temperature Measurement"

20 Wang, C. -C., "A Comparative Study of Compact Enhanced Fin-and-Tube Heat Exchangers" 44 : 3565-3573, 2001