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질소를 이용한 200 kW MCHE 의 실험적 성능 비교 평가 연구
신정헌(Jeong-Heon Shin),윤석호(Seok Ho Yoon),이공훈(Kong Hoon Lee),최준석(Jun Seok Choi),안주하(Joo Ha Ahn),손상호(Sang Ho Sohn),김정철(Jungchul Kim) 대한설비공학회 2019 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.4
Experiments were performed to understand the performance of 200 kW Micro Channel Heat Exchanger (MCHE) manufactured by VPE (Vacuum Process Engineering. LTD, USA). Liquid nitrogen from a 50 ton tank was supplied to hot and cold sides of MCHE for the experiment. The liquid nitrogen was vaporized at an evaporator and going through water bath heater to increase the temperature to about 80 C for hot side. In the other hand, the liquid nitrogen was going through a pump to increase the pressure and maintain sub-cooled liquid state before being supplied to cold side of the MCHE. The flow rates were varied from 591 kg/h to 2195 kg/h and from 293 kg/h to 1625 kg/h for hot and cold side, respectively. In the experiment, heat transfer coefficients of phase changed nitrogen in cold side, and the pressure drops of the flow in hot and cold side in the MCHE.
유체 내압을 고려한 인쇄기판형 열교환기의 채널구조 및 헤더 설계
김정철(Jungchul Kim),신정헌(Jeong Heon Shin),김동호(Dong Ho Kim),최준석(Jun Seok Choi),윤석호(Seok Ho Yoon) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.11
인쇄기판형 열교환기는 금속박판에 유체의 유로를 형성하여 고온고압 환경에서 금속분자의 확산을 이용하여 접합하는 방식으로 제작하므로 고온고압 유체의 열교환에 유리한 장점을 가지고 있다. 또한 금속박판에 유로를 미세하게 식각하여 형성시킬 수 있으므로 단위체적당 전열면적을 크게 할 수 있어 열교환 집적도가 향상되어 고효율의 열전달 효과를 낼 수 있다. 집적도를 향상시키기 위해서는 금속부분을 줄일수록 유리하나 미세채널 내에 고압 유체가 흐르게 되면 압력에 의한 변형이 발생할 수 있으므로 채널간 금속박판의 변형이 일어나지 않도록 채널 형상 및 구조를 설계하여야 한다. 또한 미세채널이 모여서 배관으로 연결되는 헤더 부분의 내압설계도 중요하다. 본 연구에서는 기존 내압규격을 이용하여 운전 조건에 따라 인쇄기판형 열교환기를 설계할 수 있는 방법론을 제시하고 유동조건에 따른 전산해석을 통하여 설계 결과를 검증해 보고자 한다. Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) has an advantage for exchanging thermal energy between high-pressure and high-temperature fluids because its core is made by diffusion bonding method of accumulated metal thin-plates which are engraved of flow channel. Moreover, because it is possible that the flow channel can be micro-size hydraulic diameter, the heat transfer area per unit volume can be made larger than traditional heat exchanger. Therefore, PCHE can have higher efficiency of heat transfer. The smaller channel size can make the larger heat transfer area per unit volume. But if high pressure fluid flows inside the channel, the channel wall can be deformed, the structure and shape of flow channel and header have to be designed appropriately. In this study, the design methodology of PCHE channel in high pressure environment based on pressure vessel codes was investigated. And this methodology was validated by computational analysis.