열교환기 휜에서의 착상 실험

Abstract

본 연구에서는 운전조건(공기 온도, 공기 습도, 공기 속도 및 휜 바탕온도)에 따른 불균일한 온도분포를 갖는 열교환기 휜에서 서리층 성장 특성을 파악하기 위해 착상 실험을 수행하였다. 이를 통해 2차원 휜에서 유동 방향 및 유동에 수직한 방향으로 휜의 온도 분포 및 서리층 성장 거동을 조사하였다. 그 결과 휜의 온도구배는 유동 방향에 대해서 작게 나타난 반면, 유동에 수직한 방향으로는 휜의 열전도의 영향으로 크게 나타났다. 서리층 두께의 감소폭은 유동 방향에 비해 유동에 수직한 방향으로 컸으며, 서리층 밀도 역시 유동에 수직한 방향으로 큰 변화를 보였다. 이로부터 2차원 휜의 온도구배는 서리층 성장에 지배적인 영향을 미치는 요소임을 알 수 있다. 이에 반해, 서리층 표면온도의 구배는 착상이 진행될수록 유동에 수직한 방향에 비해 유동 방향으로 크게 나타났다. 즉, 서리층 표면온도는 서리가 성장함에 따라 휜의 열전도의 영향보다 유동 방향으로 휜 선단에서 휜 후단으로 갈수록 서리 표면과 외부 공기와의 열전달의 감소에 큰 영향을 받는다.; In this study, frosting experiment was conducted to investigate the behavior of frost formed on heat exchanger fins of non-uniform temperature distribution. Temperature distribution of a 2-D fin surface and frost behavior were investigated in the airflow direction and the direction perpendicular to airflow. Temperature gradient was very small in the airflow direction, but large in the direction perpendicular to airflow due to fin heat conduction. The decreasing rate of frost thickness in the direction perpendicular to airflow was considerable, compared to that observed in the airflow direction. In addition, the variation of frost density in the direction perpendicular to airflow was big, compared to that in the airflow direction. Therefore, we note that the temperature gradient on the fin surface had a significant effect on frost growth. On the other hand, as time elapsed, the temperature gradient on frost surface in the airflow direction was significant, compared to that in the direction perpendicular to airflow. Hence, as the frost grew, the frost surface temperature from leading edge to trailing edge of the fin was more significantly affected by the decrease of heat transfer between frost surface and moist air than by the effect of heat conduction of fin.