판형 열교환기 설계프로그램 개발 및 실험
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판형 열교환기 설계프로그램 개발 및 실험
Development and Experiment of Plate Heat Exchanger Design Program
열교환기는 열전달 및 열교환 프로세스에서 핵심적인 역할을 하는 장치이다. 특히, 판형 열교환기는 효율적인 구조와 다양한 응용 분야에 적용될 수 있어 산업 및 공학 분야에서 널리 사용되고 있다. 최근 국내 중소 규모 열교환기와 히트펌프 개발업체들은 환경에 대한 우려와 규제로 인해 기존 냉매 대신 친환경 냉매를 사용하는 열교환기 개발에 주력하고 있다. 이러한 친환경 냉매를 사용하는 기기를 설계하기 위해서는 이상유동 상황에서 유체의 압력강하와 열전달계수 등의 열특성을 정확하게 파악하여 적용할 필요가 있다.
미소 차분법은 시스템을 작은 단위로 나누어 각 단위에서의 물성 값을 계산하는 방법으로, 이를 통해 상변화 과정에서의 정확한 물성값 추정이 가능하다. 본 연구에서는 아래 그림과 같이 열교환기를 같은 면적으로 나누어 미소 차분법을 적용하였으며, 각 구간에서의 입출구 온도 및 열교환량 계산은 ∊-NTU법을 통해 이루어져 열교환기 내부 냉매의 상변화 과정을 더욱 정확하게 모델링하였다. 또한, 연구 과정에서 필요한 물성값들은 다양한 냉매와 물질의 물성 값을 정확하게 계산할 수 있는 CoolProp 라이브러리를 활용하여 산출하였다.
실제 프로그램이 작동하는 홈페이지의 메인화면과 사용자에게 input을 받도록하는 화면은 아래와 같다.
◇연구결과
본 연구는 위와 같은 방법으로 진행하였고, 정확성 평가를 위해 타사 프로그램과의 비교 검증 과정을 거쳤고 현재 실제 실험을 통해 열교환기 프로그램의 신뢰성과 실효성을 최종적으로 검증하고 있다.
