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Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

ISO Journal TitleKorean J. Air-Cond. Refrig. Eng.

Open Access, Monthly

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ISSN : 1229-6422 (Print)
ISSN : 2465-7611 (Online)

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Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

Korean J. Air-Cond. Refrig. Eng. Vol. 30, No. 11, p.508-517

ISSN (print) :

1229-6422

ISSN (online) :

2465-7611

Received : 15 August 2018Revised : 3 September 2018Accepted : 11 September 2018

DOI :

http://dx.doi.org/10.6110/KJACR.2018.30.11.508

흡수/흡착식 냉동기용 유하액막식(Falling Film Type) 증발기의 가공 전열관 열전달 특성에 관한 연구

A Study on Evaporation Heat Transfer Characteristics of Heating Tubes for Falling Film Type Evaporator of Absorption Chiller or Adsorption Chiller

김성민 (Seong Min Kim) ¹ 김재인 (Jae In Kim) ² 우성민 (Sung Min Woo) ³ 김민수 (Min Soo Kim) ⁴ 박찬우 (Chan Woo Park) ⁵^†

한국생산기술연구원 연구원 (Researcher, Thermal & Fluid System Group, Korea Institute of Industrial Technology, Chungnam, 31056, Republic of Korea)
전북대학교 기계설계공학부 대학원생 (Graduate Student, Department of Mechanical Design Engineering, Chonbuk National university, 567 Baekje-daero, Jeonju-city, Jeollabuk-do, 54896, Republic of Korea)
삼중테크(주) 부장 (Department Head, Samjung Tech Co., Ltd, A-15F, 128, Beobwon-ro, Sonpa-gu, Seoul, 05854, Republic of Korea)
전북대학교 기계설계공학부 교수 (Professor, Department of Mechanical Design Engineering, Chonbuk National university, 567 Baekje-daero, Jeonju-city, Jeollabuk-do, 54896, Republic of Korea)
전북대학교 기계설계공학부 교수 (Professor, Department of Mechanical Design Engineering, Chonbuk National university, 567 Baekje-daero, Jeonju-city, Jeollabuk-do, 54896, Republic of Korea)

^†Corresponding author, E-mail: cw-park@jbnu.ac.kr

License :

No part of this publication may be reproduced or distributed in any form or any means, or stored in a data base or retrieval system, without the prior permission of the publisher(www.sarek.or.kr).

Abstract

In order to make the absorption refrigerator compact, 8 types (End cross 40, End cross 38, End cross 26, End cross 26-2 v, End dimple, Dimple corrugate, End cross 26) of high efficiency evaporation tube of falling film type evaporator were tested. The overall heat transfer coefficients were investigated with respect to the refrigerant liquid flow rate, working pressure, and the chilled water flow rate of the heat transfer tube. The optimum operating liquid film flow rate was determined for each tube. Appropriate liquid film flow rate exists depending on the shape of the heat transfer tube, and most suitable liquid coolant film Reynolds number (Film Reynolds, Ref) is between 20 and 50. The best performance tube was found to be End cross 40 tube. The heat transfer coefficient was 3.791 kW/m²K with a corresponding Reynolds number of 20 at a normal evaporator operating pressure of 0.866 kPa.

Key words

유하액막식(Falling film), 증발기(Evaporator), 전열관(Heating tube), 흡수식 냉동기(Absorption chiller)

기호설명

A_o：외측 전열면적 [m²]

c_p,cw：정압비열 [kJ/(kg·K)]

D_h：전열관 수력직경 [m]

L：전열관 길이 [m]

$\dot{m}$ _cw：냉수 질량유량

$\dot{m}$ _GAMMA：냉매 질량유량 [kg/s]

P_red：무차원 압력 [-]

P_cri：냉매 임계 압력 [kPa]

$\dot{Q}$ _{cw}：냉수 열전달량 [kW]

Re_cw：냉수 레이놀즈 수 [-]

Re_f：냉매 액막 레이놀즈 수 [-]

T_cri：냉매의 임계온도 [℃]

T_cw,i：냉수 평균 입구온도 [℃]

T_cw,o：냉수 평균 출구온도 [℃]

T_sat：냉매 포화 온도 [℃]

U：총괄열전달계수 [kW/(m²·K)]

V_c,w：냉수 속도 [m/s]

Φ：무차원 열유속 [-]

1. 연구배경 및 목적

최근 생활수준의 향상으로 쾌적하고 편리한 생활에 대한 욕구가 크게 증대하여 계절별로 냉난방 수요가 급증하고 있으며, 상업용 빌딩, 산업체 등 대형 공간의 냉난방 수요가 증대하고 있다. 특히 냉방용 수요가 급증하는 하절기에는 전력수급과 국가적인 예비전력 확보에 어려움을 겪고 있다. 이러한 관점에서 흡수식 냉동기 제품은 에너지의 효율적인 관리면에서 다른 냉동기에 비해 유리하고, 매해 늘어나는 국제적인 환경 규제와 계절별 전력수요 불균형 문제를 해결할 수 있는 대안사업으로 정부의 에너지 절약 정책과도 부합하는 미래형 연구이다. 현재 국내외 흡수식 냉동기는 주로 2중 효용 LiBr/H²O 방식의 흡수식 제품이며 도시가스의 연소열을 이용한 가스 직화식 냉동기가 주력으로 판매되고 있다. 일본은 이미 정부 주도하에 3중 효용흡수식 냉동기의 개발이 이루어져 상용화 단계에 이르고 있다. 국내에서도 3중 효용 흡수식 냉동기 개발을 정부 지원하에 이루어지고 있는데 3중 효용 특성상 큰 기기 부피 및 무게, 제작단가를 줄이는 노력을 하고 있다. 흡수식 냉동기에서 가장 큰 부피를 차지하는 요소는 증발기 및 흡수기인데 이를 컴팩트화 및 고효율화 하고자 하는 노력을 기울이고 있다. 아울러 흡착식 냉동기에서도 증발기의 부피를 줄이는 노력도 꾸준히 이루어지고 있다.

흡수식이나 흡착식 냉동기는 물을 냉매로 사용하기에 동일한 타입의 증발기를 사용할 수 있다. 특히 유하액막식(Falling film type) 증발기에 대한 연구는 그동안 다수의 연구가 이루어져왔다. 기존의 해외 연구에서는 Kawamata et al.⁽¹⁾은 가공된 전열관과 수평평활관(Bare tube)의 열전달 특성을 연구하였는데, Bare tube에 비해 약 열전달률이 약 40% 정도 향상되었다고 보고하였다. 그 외에 많은 연구에서 Bare tube와 가공전열관의 열전달 특성을 비교한 논문에서 냉동능력이 향상되었다고 보고되었다.^(3-⁶⁾ 국내 연구에서는 Kwon et al.⁽⁷⁾은 흡수식 냉동기에서 사용되는 증발 전열관 5종에 관하여 냉매 액막 유량, 냉수 입구온도 및 유량변화에 따른 전열량과 압력강하 특성실험을 수행하였다. 냉매 액막 유량 70부근에서 thermoexcel notch tube가 열전달률과 압력강하가 가장 높게 나타났다고 보고하였다. 일부 흡착식 냉동기에서 적용되는 증발기로는 반만액식 증발기 연구가^(8-¹⁰⁾ 수행되고 있다. 근래에는 새롭게 개발되고 있는 유하액막식 증발 전열관에 관한 연구가 전무하여 흡수식 또는 흡착식 냉동기에서 사용되는 증발 전열관에 관한 추가 연구가 필요하다. 본 연구에서는 흡수식 또는 흡착식 냉동기 컴팩트화를 위해 falling film type의 고효율 증발 전열관 8종(End cross 40산, End cross 38산, End cross 26산, End cross 26산 2중골, End dimple, Dimple corrugate, End cross 26산 SUS 및 Bare tube)의 열전달량 및 총괄열전달계수를 냉매 액막 유량, 내부 압력 및 전열관 냉수 유속에 관하여 연구하였다.

2. 연구방법

2.1 실험장치 구성

유하액막식(Falling fim type) 증발기 실험 장치는 냉매를 증발시키는 증발부와 냉매증기를 응축시키는 응축부로 나뉘어져 있다. Fig. 1은 증발기/응축기 구성을 나타내고 있다. 증발기의 총 전열관수는 20개로 2행 10열로 배열되었다. 전열관의 상하 피치는 26 mm이며 좌우 피치는 24 mm이다. 응축부는 16 mm Corrugate tube를 사용하였고, 증발부에서 증발된 냉매증기는 응축 전열관에서 응축되게 된다. 증발부와 응축부 사이에는 비산방지를 위해 엘리미네이터(Eliminator)를 설치하였다. 본 연구에서 사용된 냉매 분배 트레이의 형상은 Fig. 2와 같다. 본 냉매 분배 트레이는 물을 냉매로 사용하는 증발기에 맞도록 최적화되어 있다. 두줄의 전열관 상단에서 냉매가 떨어지도록 트레이 양단에 트레이 홀 및 슬릿이 구성되어있으며 두 슬릿간의 거리는 전열관 좌우 거리와 동일한 24 mm이다. 실험 시 전열관 첫열과 트레이의 간격은 10 mm로 고정하였다. 트레이로 부터 떨어진 냉매는 전열관 첫열에 냉매가 안정적으로 안착되어야 하며 아울러 젖음율도 우수해야 하므로 몇 번의 젖음율 시험을 통하여 그 특성이 우수한 경우에서 결정되었다. 이 간격이 5 mm 이하로 너무 가까운 경우에는 고르게 퍼지는 젖음율이 불량하였으며 15 mm 이상에서는 전열관에 냉매의 안착하는 특성이 불량 하였다. 관련논문⁽¹¹⁾ 에서도 이 간격이 9~11 mm에서 열전달 성능이 우수한 동일한 연구결과가 있다.

Fig. 1. Schematic diagram of evaporator/condensor.

Fig. 2. Refrigerant distribution tray.

Fig. 3은 증발기 실험장치의 개략도이다. 냉수(Chiled water) 및 냉각수(Cooling water)는 항온조에서 입구온도를 제어하였다. 증발기 실험장치 하부에는 냉매 탱크가 있어 응축된 냉매가 모이고, 모인 냉매는 다시 냉매펌프를 이용하여 냉매 분배 트레이로 이동하여 증발 전열관에 유하액막(falling film) 형태로 냉매가 떨어지게 순환 시킨다. 냉수/냉각수 입출구 온도는 RTD(저항온도계)를 이용하여 계측하였고, 냉매 및 냉수 유량은 마그네틱 전자 유량계를 이용하여 계측하였다. 실험장치에는 진공압력계를 설치하여 내부 압력을 확인하였다. 시스템 압력은 증발기 상부에 압력계에서 받은 압력 신호와 PID 제어기, 인버터를 이용하여 냉각수 펌프 순환량을 변경, 응축량을 조절하여 시스템 압력을 유지 하였다. 실험장치 외부에 사이트글라스(Sight glass)를 설치하여 증발 전열관의 액막 형성과 응축 전열관의 응축 형태를 관찰할 수 있게 하였다. 본 연구에 사용된 계측기의 정보는 Table 1과 같다.

Fig. 3. Falling film evaporation schematic diagram.

Table 1. Specification of measurement device

Classification	Maker	Model	Range	Accuracy
Electromagnetic Flowmeter	BADGER METER	RS232	1.8 up to 720(kg/min)	$\geq$ 0.5 m/s±0.25%
Pressure sensor	Setra	Model 730	0~100 torr	±0.5%
Date logger	Agilent Tec	34,972 A	-	-
RTD	Seoan sensor	4 Wire	-50~200	±0.05℃

2.2 실험 전열관

Table 2는 본 실험에서는 사용된 총 8종의 전열관(Bare, End cross 26, End cross 26 2중골, End cross 40, End Dimple, Dimple Corrugate, SUS End 26)에 관하여 정리한 표이다. 이들 전열관은 흡수식 냉동기에서 사용되어 지거나 개발된 전열관이다. 실험에 사용한 전열관은 외경과 길이는 동일하게 제작하였으며, 각각의 전열관 특성에 따라 두께 및 내경은 차이가 있다.

Table 2. Shape of tubes for experiments

Tube	DO(mm)	L(mm)	t(mm)	Inside	Outside
End cross 26	16	850
End cross 26 2V			0.55
End cross 38			0.55
End cross 40			0.6
End dimple			0.55
Dimple corrugate			0.5	engraving and embossing surface
End cross 26 SUS			0.55	smooth surface

2.3 실험 조건 및 데이터 처리

Table 3은 실험조건을 정리해둔 표이다. 총 8가지 Tube에 대하여 동일한 조건하에 성능 비교를 실행하였다. 냉수는 레이놀즈수 10,000~22,000사이에서 진행되었다. 액막 유량은 막 레이놀즈수(film Reynolds) 10~110까지 10개 구간에서 실험하였으며, 내부 압력은 증발기의 일반적인 작동 압력인 0.866 kPa를 유지하게 하였다. 증발량이 많은 우수한 전열관과 증발량이 적은 전열관의 관별 액막유량은 다소 다를 수 가 있다. 하지만 본 연구는 전열관별로 증발기 입구의 냉매 최적 공급 액막유량에 대한 정보를 제공하고자 증발기 입구에 공급하는 시간당 냉매유량 기준으로 성능 측정하였다. 증발 전열관을 흐르는 냉수 입구온도는 12.0℃, 응축 전열관을 흐르는 냉각수 온도는 0.1℃를 유지하였다. 본 연구에서는 액막유량, 내부압력, 냉수 유속을 변해가며 실험을 진행 하였고, 실험 결과로는 총 열전달량과 총괄열전달계수를 도출하였다.

Table 3. Evaporator experiments condition

Element	Temperature(℃)	Flow rate(-)
Cooling Water	0.1	-
Chiled Water	12.0	10,000~22,000
Refrigerant	5.0(0.866 kPa)	10~110

실험에 사용된 관계식은 다음과 같다. 먼저 증발 전열관 내부를 유동하는 냉수 측의 열전달량 및 총괄열 전달계수, 대수평균온도차(LMTD)는 다음과 같이 구하였다.

(1)

\dot{Q_{c w}} = {\dot{m}}_{c w} c_{p_{c w}} (T_{c w, i} - T_{c w, o u t})

(2)

\dot{Q_{c w}} = U A_{o} Δ T_{L M}

(3)

Δ T_{L M} = \frac{(T_{c w, i} - T_{c w, o u t})}{l n \frac{(T_{c w, i} - T_{s a t})}{(T_{c w, o u t} - T_{s a t})}}

냉수 유량의 관내 Reynold number는 식(4)와 같이 구하였다.

(4)

R e_{c, w} = \frac{ρ V_{c, w} D_{h}}{μ}

냉매 액막 유량별 계산은 유하액막 레이놀즈(Falling film Reynolds)계산법으로 계산하였다.

(5)

R e_{f} = \frac{4 Γ}{μ_{}}

(6)

Γ = \frac{\dot{m_{r e f}} / 2}{L}

실험적 볼확실성은 공학적소 프트웨어인 Engineering Equation Solver(EES)를 이용하여 계산하였다. 불확실성 확산에 대한 방법은 참고문헌⁽¹⁶⁾에 의거 하여 계산되었다. 각각의 측정치가 비 상관적이고 무작위적이라고 가정하면, 계산 된 변수의 불확실도는 다음과 같이 결정될 수 있다.

(7)

U_{Y} = \sqrt{\sum_{i}^{n} (\frac{δ Y}{δ X_{i}})^{2} U_{x}^{2}}

여기서 U_Y는 각각 변수의 불확살성도를 나타낸다. 계산된 데이터의 불확실성도는 Table 4에 나타내었다.

Table 4. Uncertainties of the experimental data

Measured variables		Calculated variables
Variables	Uncertainty	Variables	Uncertainty
Temperature	±0.05 K	Heat transfer rate	±2.7%
Mass flow rate	±0.25%	Overall heat transfer coefficient	±3.4%
Diameter	0.0005 m
Length	0.01 m
Pressure	±0.5%

3. 결과

3.1 액막 유량 영향

Fig. 4는 냉매 액막 레이놀즈수(Film Reynolds, Re_f)에 따른 증발기 열전달량 값을 나타낸 그래프이다. 액막 레이놀즈수는 10~110까지 10단위로 실험하였으며, 냉수입구 온도 12.0℃로 고정하였고, 같은 냉수 유속(1.92 m/s) 으로 실험하였다. 액막 레이놀즈수가 50일 때 대부분의 전열관의 열전달량이 높게 나타났다. 열전달량 값 으로만 판단하였을 때 End cross 40산 튜브가 가장 우수하게 나타났다. End cross 40산 튜브는 액막 유량이 비교적 작은 Re_f 20일 경우에 가장 높은 열전달량 값이 측정되었다. 각각의 전열관에서 적정수준의 액막 레이놀즈수를 확인할 수 있었으며, 냉매 액막 레이놀즈수가 50이 넘어가면서 대부분의 전열관이 열전달량 값이 줄어드는 경향을 나타내었다. 유하액막식(Falling film type) 증발기의 특성상 냉매흐름은 냉매가 전열관을 감싸게 되는데, 적정 액막 유량 이상의 냉매가 전열관을 감싸게 되면 액막 두께가 두꺼워지어서 열저항 증가에 따라 열전달의 효율을 떨어뜨리는 것으로 판단된다. 적정 액막 Reynold수(Re_f)는 End cross 40은 20, End cross 26산 2중골은 30, End cross 26산, 38산 및 Dimple corrugate는 40, End dimple은 80, End cross 26 SUS는 90, Bare는 film Reynold수(Re_f)가 증가할수록 열전달량값이 계속 증가하는 것으로 나타났다.

Fig. 4. Heat transfer rate versus Ref.

Fig. 5는 냉매 액막 레이놀즈수(Film Reynolds, Re_f)에 따른 증발기내 총괄열전달계수 값을 나타낸 그래프 이다. 총괄열전달계수 값도 열전달량 값과 같이 비슷한 경향을 띄었고, End cross 40산이 가장 높게 나타났다. 이는 Fig. 6에서 보듯이 End cross 40 튜브는 End cross 26 튜브 보다 작은 돌기수가 많아 냉매가 전열관 표면으로 흐를시 보다 많은 미세한 와류와 냉매와 표면 접촉 면적을 형성하여 증발 열전달을 촉진한다고 판단한다.

Fig. 5. Overall heat transfer coefficient versus Ref.

Fig. 6. Comparison of surface shapes of End cross 26 tube and End cross 40 tube.

대부분의 전열관이 적정 액막유량 이상에서 총괄열전달계수 값이 감소하는 경향을 나타내었지만, Dimple corrugete, End cross 26산 SUS, Bare는 액막유량이 증가할수록 총괄열전달계수가 증가하는 경향이 나타났다. 이는 전열관 표면의 젖음율 불량에 따른 영향이 액막 유량증가에 따라 완화되기 때문이라고 판단된다. 나관 대비 전 액막유량 평균 총괄열전달계수 증가율은 End cross 40산, End cross 26산 2중골, Dimple corrugate, End dimple, End cross 26산, End cross 38산, End 26산 Sus 튜브 순서대로 각각 80.4%, 70.1%, 65.4%, 59.5%, 54%, 51.8%, 26.6%의 증가율을 나타낸다.

3.2 증발기 압력에 따른 영향

Fig. 7은 증발기 실험장치 내부 압력에 따른 열전달량 값을 나타내었다. 실험방법은 모든 전열관의 평균 적정 film Reynold수(Re_f)로 판단되는 50으로 고정하여, 내부압력 0.866~1.2 kPa 범위에서 실험하였다. 모든 전열관에서 내부압력 0.866 kPa일 때 가장 높은 열전달량값을 나타났다. 내부가 고진공 일수록 냉매의 포화 온도가 낮아져, 전열관 내측에 흐르는 냉수와 온도차가 더 커지기 때문에 열전달량이 높아지는 것으로 판단된다.

Fig. 7. Heat transfer rate versus pressure.

Fig. 8은 증발기 실험장치 내부 압력에 따른 총괄열전달계수 값을 나타내었다. 열전달량값과 다르게 총괄열 전달계수는 내부압력이 높을수록 증가하였다. 총괄열전달계수를 계산할 시 식(2) 및 식(3)을 이용하였다. 식(3)에서 대수평균온도차(LMTD)를 계산할 시 포화냉매 온도를 이용하여 계산한다. 따라서 내부 압력값이 높아 질수록 냉매 액막 온도는 증가하게 되며, 그에 따른 대수평균온도차(LMTD)값도 감소하기 때문에 내부압력이 높을수록 총괄열전달계수 값이 높아지는 것으로 판단된다. 즉, 압력변화에 따라 열량 감소량 보다는 대수 평균온도차(LMTD)감소량 기울기가 크기 때문이다. 기존의 전열관 관련 참고문헌^(12-¹⁵⁾에서는 시스템 압력 영향이 포함된 유하액막식 증발 열전달 관계식은 다음과 같은 관계식(8)을 갖는다. 관계식에서 보듯이 관외측 증발 열전달계수는 Re_f, Pr 그리고 무차원 압력(P_red)과 무차원 열유속 Φ의 함수이다. 참고문헌은 암모니아 증발 열전달로서 전열관의 종류 및 배열에 따라 a, b, c, d의 값은 여러 값을 갖는데 모든 경우를 보면 특히 무차원 압력항과 관련된 지수 d의 범위는 0.127~0.456로서 관외 열전달계수는 압력에 비례적으로 증가하는 관계이다. 물의 경우에도 압력에 따라 외측 열전달계수는 비례적으로 증가한다고 예상되어 외측 열전달계수의 함수인 총괄열전달계수도 압력에 따라 증가한다고 해석된다.

Fig. 8. Overall heat transfer coefficient versus pressure.

(8)

h_{o} \frac{(\frac{ν^{2}}{g})^{\frac{1}{3}}}{k} = a R e_{f}^{b} P r^{c} P_{r e d}^{d} Φ^{e}

여기서,

P_{r e d} = \frac{P}{P_{c r i}}

Φ = \frac{q d_{o}}{(T_{c r i} - T_{s}) k}

3.3 냉수 유속에 따른 영향

Fig. 9, Fig. 10은 증발기 실험장치 전열관 내측의 유속을 변화에 따른 열전달량과 총괄열전달계수 값 변화를 나타내었다. 전열관 내측의 냉수 입구온도는 12℃로 고정하였고, 유속범위는 1~2.5 m/s로 실험하였다. 내측 유속이 증가할수록 내측 대류 열전달계수가 증가하여 총 열전달량값과 총괄열전달계수가 증가하는 추세를 보였다. 전열관 열전달량 값도 역시 End cross 40산이 가장 높게 나타났다. 내측이 가공되어 있는 전열관은 유속이 증가할수록 열전달량값 증가비율이 급격이 높았으나, 내측 가공이 되어있지 않은 Bare는 유속이 증가할수록 증가비율이 내측 가공된 전열관에 비해 그리 크지 않았음을 나타낸다.

Fig. 9. Heat transfer rate versus Vc,w.

Fig. 10. Overall heat transfer coefficient versus Vc,w.

4. 결 론

본 연구에서는 흡수식 또는 흡착식 냉동기 컴팩트화를 위해 falling film type의 고효율 증발 전열관 8종 (End cross 40산, End cross 38산, End cross 26산, End cross 26산 2중골, End dimple, Dimple corrugate, End cross 26산 SUS 및 Bare tube)의 열전달량 및 총괄열전달계수를 냉매 액막 유량, 내부 압력 및 전열관 냉수 유속에 관하여 연구하였다. 전열관별로 최적의 작동 액막유량을 파악하였다.

(1) 전열관의 가공 형상에 따라 적정 액막유량이 존재하며, 대부분의 적정 냉매 액막 레이놀즈수(Film Reynolds, Re_f)는 20~50사이에서 나타났다. 전열 성능이 좋은 전열관일 수록 적정 액막 레이놀즈수가 낮았고, 성능이 가장 우수한 전열관은 End cross 40산 튜브이며, 일반적인 증발기 작동 압력인 0.866 kPa에서 액막 레이놀즈수 20에서 총괄열전달계수가 각각 3.791 kW/m²·K으로 가장 높게 나타났다.

(2) 나관 대비 전 액막유량 평균 총괄열전달계수 증가율은 End cross 40산, End cross 26산 2중골, Dimple corrugate, End dimple, End cross 26산, End cross 38산, End26산 Sus 튜브 순서대로 각각 80.4%, 70.1%, 65.4%, 59.5%, 54%, 51.8%, 26.6%의 증가율을 나타낸다.

(3) 증발기 장치의 내부압력이 낮을수록 열전달량 값이 높게 나타났다. 이는 내부 압력이 낮으면, 냉매의 포화 온도도 낮아지기 때문에 전열관 내부 냉수와 열교환하는 온도차가 커짐으로 인한 현상이라 판단된다.

(4) 증발기 장치의 내부 압력이 높을수록 열전달량값과 다르게 총괄열전달계수는 커지는 현상이 나타났다. 이는 총괄열전달계수 계산할 시 대수평균온도차(LMTD)에 들어가는 냉매 포화온도가 압력이 증가함에 따라 낮아져 총괄열전달계수 값이 높아지게 계산되기 때문이다. 즉, 압력변화에 따라 열량 감소량 보다는 대수평균온도차(LMTD)감소량 기울기가 크기 때문이다.

(5) 전열관 내부유속 증가 시 내측 대류 열전달계수가 증가하기 때문에 총열전달량 값과 총괄열전달계수 값도 증가하는 경향이 나타났다. 내측이 가공이 있는 전열관은 유속에 따른 열전달량 증가 비율이 내측이 가공되지 않은 전열관보다 높게 나타났다.

후 기

This work was supported by the Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning(KETEP) and the Ministry of Trade, Industry & Energy(MOTIE) of the Republic of Korea(20152020001240, 20172010105860, 10060218, 20172010105570).

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Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

ISO Journal TitleKorean J. Air-Cond. Refrig. Eng.

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A Study on Evaporation Heat Transfer Characteristics of Heating Tubes for Falling Film Type Evaporator of Absorption Chiller or Adsorption Chiller

Abstract

Key words

기호설명

1. 연구배경 및 목적

2. 연구방법

2.1 실험장치 구성

Fig. 1. Schematic diagram of evaporator/condensor.

Fig. 2. Refrigerant distribution tray.

Fig. 3. Falling film evaporation schematic diagram.

Table 1. Specification of measurement device

2.2 실험 전열관

Table 2. Shape of tubes for experiments

2.3 실험 조건 및 데이터 처리

Table 3. Evaporator experiments condition

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

Table 4. Uncertainties of the experimental data

3. 결과

3.1 액막 유량 영향

Fig. 4. Heat transfer rate versus Ref.

Fig. 5. Overall heat transfer coefficient versus Ref.

Fig. 6. Comparison of surface shapes of End cross 26 tube and End cross 40 tube.

3.2 증발기 압력에 따른 영향

Fig. 7. Heat transfer rate versus pressure.

Fig. 8. Overall heat transfer coefficient versus pressure.

(8)

3.3 냉수 유속에 따른 영향

Fig. 9. Heat transfer rate versus Vc,w.

Fig. 10. Overall heat transfer coefficient versus Vc,w.

4. 결 론

후 기

References

Article Information (continued)

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