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한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society v.13 no.4, 2012년, pp.1466 - 1473   피인용횟수: 1
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소프트 아이스크림 제조기 증발기의 전열 특성
Heat Transfer Characteristics in the Evaporator of a Soft Ice Cream Maker

변호원    (인천대학교 기계시스템공학과   ); 이진욱    (인천대학교 기계시스템공학과   ); 김내현    (인천대학교 기계시스템공학과  );
  • 초록

    소프트 아이스크림은 환형 증발부의 외측에서 증발하는 R-404A에 의해 형성된 얼음을 스크레이퍼로 깍아내어 제조된다. 본 연구에서는 소프트 아이스크림 증발기의 냉매 측 및 아이스크림 측 열전달계수를 도출하였다. 실험 결과 환형부 내 냉매 유동은 격막에 의해 매우 복잡한 양상을 보이고 열전달계수도 위치에 따라 현저히 달랐다. 즉, 유입위치의 열전달 계수가 다른 부분에 비하여 낮게 나타났다. 냉매측 평균 열전달계수는 열유속의 증가에 따라 또한 포화온도의 감소에 따라 증가하였다. 열유속과 포화온도를 변수로 하여 평균 열전달계수를 예측하는 상관식을 도출하였다. 아이스크림 측 열전달계수는 연속적으로 진동하였다. 이는 스크레이퍼에 의해 관벽의 얼음이 주기적으로 탈착되기 때문으로 판단된다. 아이스크림 원액의 단상 열전달계수는 냉각 기간 중 150 W/ $m^2K$ 에서 250 W/ $m^2K$ 로 증가하였다. 아이스크림 제조 시 열전달계수는 대략 280 W/ $m^2K$ 로 나타났다.


    Soft icecream is made by scraping an ice formed on the inside of the cylindrical evaporator, where R-404A is evaporating in the annulus. The heat transfer characteristics of the refrigerant evaporation and those during icecream formation were experimentally investigated. Results show that the refrigerant-side heat transfer coefficients are highly dependent on the location in the evaporator due to the complex annulus configuration. The heat transfer coefficient at the inlet is generally lower than those of other locations. The average heat transfer coefficient increases as heat flux increases or saturation temperature decreases. A correlation is developed to predict the refrigerant-side heat transfer coefficient. The icecream-side heat transfer coefficient oscillates continuously due to the periodic removal of ice formed on the surface. The average heat transfer coefficient during icecream formation is approximately 280 W/ $m^2K$ , and that during single-phase cooling increased from 150 W/ $m^2K$ to 250 W/ $m^2K$ .


  • 주제어

    Icecream .   Heat transfer characteristic .   Refrigerant .   Evaporation.  

  • 참고문헌 (8)

    1. M. B. Lakhdar, R. Cerecero, G. Alvarez, J.Guilpart, D. Flick, and A. Lallemand, "Heat Transfer with freezing in a scraped surface heat exchanger", Applied Thermal Engineering, Vol. 25, pp. 45-60, 2005. 
    2. F. Qin, X. D. Chen, S. Ramachandra, and K. Free, "Heat transfer and power consumption in a scraped surface heat exchanger while freezing aqueous solution", Separation and Purification Technology, Vol. 48, pp. 150-158, 2006. 
    3. Y. M. Choi, D. Y. Kim, N. H. Kim, E. J. Lee, S. H. Kim, and H. W. Byun, "Heat transfer characteristics during slush formation in the evaporator of a small slush maker", Korean J. Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 21, No. 11, pp. 643-648, 2009. 
    4. R. J. C. Vaessen, C. Himawan and G. J. Witkamp, "Scale formation of ice from electrolyte solutions on a scraped surface heat exchanger plate", J. Crystal Growth, Vol. 237-239, pp. 2172-2177, 2002. 
    5. M. Harrod, "Scraped surface heat exchangers", J. Food Process Engineering, Vol. 9, pp. 1-62, 1986. 
    6. E. Dumont, F. Fayolle and J. Legrand, "Flow regimes wall shear rates determination within a scraped surface heat exchanger", J. Food Engineering, Vol. 45, pp. 195-207, 2000. 
    7. Se-A E&C, Icecream Machine Model SSI273S, www.icemaker.co.kr 
    8. S. J. Kline, and F. A. McClintock, "The description of uncertainties in single sample experiments", Mechanical Engineering, Vol. 75, pp. 3-9, 1953. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Kim, Nae-Hyun 2016. "Optimization of the Refrigerant Charge and the Expansion Valve Opening for the Soft Ice Cream Machine Using R-404A" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, 17(8): 728~734     

 저자의 다른 논문

  • Byun, Ho-Won (6)

    1. 2008 "Effect of Inlet Direction on the Refrigerant Distribution in an Aluminum Flat-Tube Heat Exchanger" International journal of air-conditioning and refrigeration 16 (4): 130~136    
    2. 2009 "소형 슬러시 제조기 증발기에서 슬러시 형성시 전열 특성" 설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering 21 (11): 643~648    
    3. 2013 "납작관의 종횡비가 R-410A 증발열전달 및 압력손실에 미치는 영향" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 37 (4): 395~404  
    4. 2014 "마이크로 채널 증발기 내 냉매분배" 기계저널 : 大韓機械學會誌 54 (5): 32~35    
    5. 2015 "건물 공조용 냉수 코일의 열 설계" 한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 16 (10): 6445~6452    
  • 김내현 (95)

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