라멜라 열교환기에서 유량 및 온도 변화가 열전달 특성에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 고온 공정에서 발생하는 폐열을 효율적으로 회수하여 이용하기 위한 라멜라 열교환기를 설계하고자 하였다. 열교환 성능을 평가하기 위한 지표로 열교환 효율과 입․출구 간 압력강하를 주로 알아보았다. 열교환 효율은 저온과 고온 유체 간 열교환이 얼마나 효율적으로 이루었는지 판단하는데 적합하며, 입․출구 간 압력강하는 운영 비용과 같은 경제적 효율성을 판단하는데 유용한 지표이다. 열교환기에 유입되는 공기와 고온 가스의 질량 유량 및 온도에 따른 열교환기의 성능 변화를 아래와 같이 정리하였다. (1) 본 연구의 고온 가스 Re 수 범위에서 공기 Re 수 50% 증가 시 열교환 효율이 16% 감소하였고, 더불어 공기의 입․출구 간 압력강하는 65% 증가하고, 고온 가스의 입․출구 간 압력강하는 5% 감소함을 확인하였다. (2) 본 연구의 고온 가스 온도 범위에서 공기 온도 28% 증가 시 열교환 효율이 0.2% 감소하였고, 공기의 입․출구 간 압력강하는 11% 감소하고, 고온 가스의 입․출구 간 압력강하는 2% 증가함을 확인하였다. 따라서, 라멜라 열교환기의 성능을 최적화하기 위해서는 공기와 고온 가스의 Re 수 및 온도 조건을 적절히 조절하는 것이 중요하며, 열전달 효율과 입․출구 간 압력손실 간의 균형을 고려해야 함을 시사한다.