지하수 이용을 위한 열교환기 개발. I - 냉각핀의 설계제작 -

지하수의 열(15&#x2103;)을 농업시설의 난방과 냉방에 사용하기 위하여, 관에 종방향으로 부착되는 plat fin tube 형 알루미늄(Al 6063) 열교환기를 개발하여 알루히트(의장등록 : 0247164)로 명명하였다. 열교환 핀을 관에 종방향으로 배치하여 송풍과 대류에 유체 흐름저항을 최소화 하였으며, 핀표면에 돌기를 만들어 결로와 fouling factor를 감소시켰다. 1. 알루히트의 제원은 관 내경 0.03m, 외경 0.036m, 두께 0.003m이며, 냉각핀의 두께 0.0012m, 핀 길이 0.032m로 하였다. 2. 단위 길이당 관 외부의 전열면적은 1.3946m²이며, 관내부 전열면적은 0.0942m²였고, 내외면적비 R_a = 14.805였다. 3. 핀의 길이 0.032m로 하였을 때, 핀의 효율이 93%정도인 것으로 나타났으며, 핀두께 0.0012m는 h^&#x1D6FF;/k<0.2를 만족하여 적합한 것으로 판단된다. 4. 알루히트의 온수 방열 성능실험에서 열매체의 온도가 높고 유량이 많을수록 방열 열량이 많은 것으로 나타났고, 열매체의 온도 60&#x2103;, 유량 10 &#x1D459;/min일 때 방열열량은 504kJ/h&#x00B7;m 였으며, 80&#x2103;, 40 &#x1D459;/min일 때는 방열열량이 6,048kJ/h&#x00B7;m로 나타났다. 5. 방열성능에서 각각의 열매체 온도간 상관계수 $R^2_1=0.9898$, 유량간 상관계수 $R^2_2=0.9721$로 실험 데이터를 신뢰할 수 있었다.

This study was conducted to develop the heat exchanger by utilizing the heat energy of underground water(15&#x2103;), which might be used for cooling and heating system of the agricultural facilities. We developed the heat exchanger, parallel type plat fin tube made of Aluminum(Al 6063), which was named Aloo-Heat(No. of The registration design : 0247164, by Korean Intellectual property Office). The fin of exchanger was design of the granulated surface for minimizing fouling factor and dew forms, and also placed parallel to the tube in order to minimized the resistance of flows. 1. Aloo-heat was designed to have 0.03m for inside diameter, 0.036m for outside diameter of tube, 0.0012m for thickness of fin and 0.032m for length of plat fin. 2. t was also designed to have 1.5248m²/m for outside area of heat transfer, 0.0942m²/m for inside area contacting hot liquid, and the ratio (Ra) was 16.1869. 3. Efficiency of the fin was 93 percentage when fin length was 0.032m, and the fin thickness satisfied equation $\frac{h{\rho}}{k}$< 0.2 when it was 0.0012m. 4. According to the performance test of Aloo-heat, as the temperature and rate increased, the heating value also increased, heating value was 504kJ/h&#x00B7;m and 6,048kJ/h&#x00B7;m when it was 60&#x2103;, 10 &#x1D459;/min and 80&#x2103;, 40 &#x1D459;/min respectively. 5. The test of heating value was confident, because correlation value(R²) was 0.9898 for the temperature and 0.9721 for flow rate of hot liquid, respectively.