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한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering v.34 no.2, 2010년, pp.259 - 266   피인용횟수: 1
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CO2 가스쿨러용 콤팩트열교환기 개발에 관한 연구(2) - 열유량과 압력강하에 관한 실험 및 예측 -
Experimental Study on Compact type CO2 Gas Cooler(2) - Experiments and Predictions on Heat Flowrate and Pressure Drop -

오후규    (부경대학교 기계공학부   ); 손창효    (부경대학교 기계공학부  );
  • 초록

    다중관식 헬리컬 코일형 가스냉각기내 $CO_2$ 의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고 그 결과를 실험값과 비교하였다. $CO_2$ 와 냉각수의 유량은 각각 0.06~0.075 kg/s이고, 가스냉각기의 냉각압력은 8~10 MPa이다. 초임계 $CO_2$ 의 냉각시의 열유량과 압력강하는 LMTD 방식을 이용하여 예측하였고, 이때 냉매측 열전달과 압력강하식은 각각 Gnielinski와 Dittus-Boelter 식을 사용하였다. LMTD법으로 예측한 값과 실험값을 비교한 결과, $CO_2$ 의 열유량과 압력강하는 상대적으로 좋은 일치를 보였다.


    The heat flowrate and pressure dorp of $CO_2$ in a multi-tube-in-tube helical coil type gas cooler were predicted using LMTD method and compared with the experimental data. The mass flowrate of $CO_2$ and coolant were varied from 0.06 to 0.075 [kg/s], and the cooling pressure of gas cooler were from 8 to 10 [MPa], respectively. The LMTD method is used to predict the heat flowrate and pressure drop of supercritical $CO_2$ during in-tube cooling. The equations used by LMTD method were Gnielinski correlation for $CO_2$ and Dittus-Boelter correlation for coolant, respectively. The equation used to predict the pressure drop of $CO_2$ and coolant is Blasius correlation. In comparison of heat flowrate and pressure drop of $CO_2$ measured by experiment to that predicted by LMTD method, the experimental heat flowrate and pressure drop of $CO_2$ in the multi-tube-in-tube helical coil type gas cooler shows a relatively good agreement with that predicted by LMTD method.


  • 주제어

    헬리컬 코일형 가스냉각기 .   가스냉각기 .   고성능 .   자연냉매 .   압력강하.  

  • 참고문헌 (15)

    1. L. Yun, Y. C. Kim and M. S. Kim, "Two-phase flow patterns of $CO_2$ in a narrow rectangular channel", Int. Congress of Refrigeration, Washington D. C., pp. 1-7, 2003. 
    2. B. Yun, H. Y. Park, K. C. Yoo and Y. C. Kim, "Air-conditioner cycle simulation using tube-by-tube method", Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, vol. 11, no. 4, pp. 499-510, 1999. 
    3. Z. Yuan, M. Michael and D. Jafer, "Forced convection boiling heat transfer of $CO_2$ in horizontal tubes", Xth ASME/JSME Joint Thermal Engineering Conference, 1999. 
    4. A. M. K. Bredesen, J. Aflekt, A. Pettersen, P. Hafner, G. Neksa, Skaugen, "Studies on $CO_2$ heat exchangers and heat transfer", IEA/IIR Workshop on $CO_2$ Technologies in Refrigeration, Heat Pump, and Air-conditioning Systems, Trondheim, Norway, May 13-14. 
    5. D. A. Olson, "Heat transfer of supercritical carbon dioxide flowing in a cooled horizontal tube", Preliminary Proceedings of the 4th IIR-Gustav Lorentzen Conference on Natural Working Fluids at Purdue, July 25-28, pp. 251-258. 
    6. 오후규, 손창효, "$CO_2$ 가스쿨러용 콤팩트열교환기 개발에 관한 연구(1),-다중관식 헬리컬코일형 가스냉각기내 CO2의 열유량과 압력강하", 한국마린엔지니어링학회, 34권, 4호, pp. 263-271, 2010.     
    7. H. K. Oh, C. H. Son, T. G. Yu and D. H. Kim, "An experimental study on hea transfer and pressure drop characteristics of carbon dioxide during gas cooling process in a helically coiled tube", J. of the Korea Society of Marine Eng., vol. 31, no, 3, pp. 263-271, 2007.     
    8. 김영률 등, $CO_2$를 이용한 냉난방 및 급탕 시스템용 열교환기 개발-급탕용 열교환기, 2단계 보고서, 산업자원부, 2007. 
    9. R. K. Shah and W. W. Focke, "Plate heat exchanger and their design theory", in : Shah, R. K., Subbarao, E. C. and Mashelkar, R. A. (Eds.), Heat Transfer Equipment Design, Hemisphere, Washington, DC, pp. 227-254, 1998. 
    10. 조강래, 유정렬, 강신형, 유체역학, 희중당, 3판, pp. 362-363, 1994. 
    11. C. H. Son, Heat Transfer Characteristics of Supercritical Cycle of Carbon Dioxide in a Horizontal Tube, Thesis for the Degree of Doctor of Philosophy, Department of Refrigeration and Air-Conditioning, Pukyong National University, 2004. 
    12. C. F. Colebrook, "Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition between the smooth and rough pipe laws", J. Inst. Civ. Eng, Lond., vol. 11, 1938-1939, pp. 133-156. 
    13. S. A. Klein and F. L. Alvarado, EESengineering Equation solver. 4406 Fox Bluff Rd, Middleton(WI 53562): F-Chart Software, 1998. 
    14. S. S. Pitla, D. M. Robinson, E. A. Groll, E. A. and S. Ramadhyani, "Heat transfer from supercritical carbon dioxide in tube flow: A critical review", HVAC&R research, vol. 4, no. 4, 281-301, 1998. 
    15. G. Lorentzen and J. Pettersen, "A new, efficient and environmentally benign system for car air-conditioning," Int. J. of Refrigeration, vol. 16, no. 1, pp. 4-12, 1993. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Kwon, Jeong-Tae ; Lee, Chang-Kyung ; Baek, Dong-Seok ; Kwon, Young-Chul 2013. "Analysis of Heat Transfer Performance of a Gas Cooler of CO2 Heat Pump for Water Heating" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 14(11): 5317~5322     

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    1. 1996 "냉매 R-22, R-407C의 수평평활관내 응축압력강하에 관한 연구" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 20 (4): 70~80    
    2. 1996 "지역 난방 시스템 (XV)" 空氣調和冷凍工學 : magazine of the society of air-conditioning and refrigerating engineers of Korea =Air-conditioning and refrigeration engineering 25 (6): 524~536    
    3. 1996 "지역 난방 시스템(XIV)" 空氣調和冷凍工學 : magazine of the society of air-conditioning and refrigerating engineers of Korea =Air-conditioning and refrigeration engineering 25 (5): 453~466    
    4. 1996 "지역 난방 시스템 (XIII)" 空氣調和冷凍工學 : magazine of the society of air-conditioning and refrigerating engineers of Korea =Air-conditioning and refrigeration engineering 25 (4): 348~353    
    5. 1997 "냉매 R-407c의 수평평골 응축관내 열전달특성에 관한 연구" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 21 (2): 144~156    
    6. 1999 "수평 평활관 및 전열촉진관내 대체 냉매 R-407C의 응축 열전달 특성에 관한 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 23 (2): 210~217    
    7. 2000 "내면 핀관을 사용하는 열교환기에서 R-22 대체 탄화수소계 냉매의 증발 열전달 특성" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 24 (4): 414~420    
    8. 2000 "탄화수소계 냉매 R-290, R-600a의 수평관내 응축 열전달 특성에 관한 연구" 空氣 調和·冷凍 工學 論文集 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering 12 (1): 20~25    
    9. 2001 "세관내 R-22와 R-134a의 응축 전열 특성에 관한 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 25 (1): 54~61    
    10. 2001 "세관내 R-22 대체냉매의 응축압력강항에 관한 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 25 (9): 1245~1252    
  • 손창효 (83)

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