수정된 Tube 단면의 형상에 따른 Tube-and-Plate 응축기의 열전달 성능분석

Abstract

The refrigerator is widely used in homes, industrial, and shops, and is especially essential for long-term storage of foods and heat, keeping temperatures lower than normal temperatures. The refrigerator is a system that removes heat from refrigerators that require cooling and releases the heat outside the refrigerator. The role of releasing heat is the condenser. The release of a large amount of heat through the condenser can cause a lot of heat inside the refrigerator to cool down and make it easier to cool off. Previously, a large number of spiral type condenser have been used to cool down, but have been replaced by a plate-and-tube type condenser recently to reduce the cost of manufacturing. However, the plate-and-tube type condenser increases heat conduction by increasing the gap between the plates and the tubes due to the tolerances on the surface of the plate, resulting in increased thermal resistance of the heat conductivity, thus preventing thermal conductivity. This requires a new tube shape that can reduce the gap to the plate further under the same process. Compared to the ability of the computer, the condenser has a complex shape, which is still difficult to interpret. Thus, the trend was analyzed using 2D simulation or straight tube. Based on the existing model, which can reduce the gap based on existing models, the study suggested a model to analyze and analyze components by integrating some geometric sections into a component. As a result of the simulation with the proposed model, we obtained much better results in studying the tendency of the pressure and temperature change in the 90 degrees, 180 degrees bent section compared to the existing model and how the tube affects the adjacent tube.; 냉장고는 가정, 산업현장, 상가 등에서 널리 사용되고 있다. 특히 상온보다 낮은 온도의 건조한 공기를 유지함으로 음식물이나 열에 약한 물건의 장기 보관에 필수적이다. 냉장고는 냉매의 상태변화를 통해 냉각이 필요한 냉장고 내부의 열을 빼앗고 냉장고 외부로 열을 방출하는 시스템을 포함하고 있다. 이들 중 열을 방출하는 역할이 응축기이다. 응축기를 지나면서 많은 열을 방출 할수록 냉장고 내부에서 열을 많이 빼앗아 좀 더 냉각이 수월해 질 수 있다. 이전에는 강제대류를 적용하여 냉각을 시킬 수 있는 스파이럴-핀형 응축기가 많이 사용되었지만 제작비용의 감소를 위해 최근에는 plate-and-tube형 응축기로 많이 대체되고 있다. 그렇지만 plate-and-tube형 응축기는 제작 시 공차로 인해 곡면으로 맞닿아 plate와 tube가 닿는 면적보다 간극이 커지게 되어 열저항 값이 크게 되므로 열전도에 방해를 받는다. 이로 인해, 같은 공정 하에서 plate와 더 많이 맞닿아 간극을 줄일 수 있는 새로운 tube의 형상이 필요하다. 컴퓨터의 능력에 비해 응축기는 복잡한 형상을 가지고 있어 아직은 전체 형상 해석이 어렵다. 그리하여 현재까지는 일부를 2차원 시뮬레이션 혹은 직선형 tube를 이용하여 경향을 분석하였다. 본 연구에서는 기존 모델을 기반으로 간극을 줄일 수 있는 oval tube를 적용하여 시뮬레이션을 통해 기존모델 대비 합리적으로 섹션을 나눠 그 섹션들을 합쳐서 섹션 별 분석을 할 수 있는 모델을 제안하였다. 제안 한 모델로 시뮬레이션을 진행 한 결과, 기존의 모델보다 90도, 180도 굽혀진 섹션에서의 압력 및 온도의 변화 경향과 tube가 인접한 tube에 얼마나 영향을 미치는 지 연구하는 점에서 우수한 결과를 얻었다.