선박용 HVAC 시스템의 팬코일냉각관 주위의 유동특성에 관한연구

토지의 경우 이러한 팬코일 유닛은 다음과 같은 장점으로 인해 천장(플레넘 공간)에 내장되거나 노출되어 설치되는 대형 건물의 공조 시스템에 사용됩니다. 이러한 배경에서 개별분산공조시스템 중 현재 선박에 널리 설치되고 있는 이등변관배열 구조의 팬유닛 장비를 연구모델로 선정하였다.

Fig. 1.1 Central air handing unit

관련연구

Gerrard14)는 림의 뒷전에서 발생하는 와류 발산 현상과 역류가 와류 발산 주파수에 미치는 영향을 논의했습니다. Lee et al.16)은 레이놀즈 수와 난류강도의 변화에 ​​따른 원통형 원통 주위의 유동 특성과 박리점 이후 유동의 구조를 연구하였다.

실험장치

시각화 실험 결과가 담긴 영상은 계조와 휘도를 갖는 아날로그 형태로 저장되기 때문에 컴퓨터에서 볼 수 있는 디지털 신호로 변환하기 위해서는 A/D(Analog-to-Digital) 변환이 필요하다. 즉, 유동장 정보는 픽셀의 위치 좌표와 그라데이션 값을 포함하는 디지털 이미지로 저장됩니다.

Fig. 2.1 Schematic arrangement of PIV system

PIV 영상처리

이를 사전 조사하기 위해 나일론 12, PVC 입자, 알루미늄 입자 3종을 동일한 조건에서 실험한 결과, 구한 속도 벡터의 분포, 최대 속도 및 분포 특성이 거의 동일하였다. 입자의 이동거리를 알아보기 위해 입자의 각도를 직사각형의 면적으로 설정하고 대각선 길이를 측정하여 최대 이동거리를 결정하였다.

Fig. 2.3 Measured moving distance of particle

원주열후류의 PIV계측

유동가시화

압력이 감소하고 유속이 증가함에 따라 이는 두 원주 사이에 당기는 힘이 작용하기 때문인 것으로 여겨진다. 또한 이 영역에는 선단 주변부에서 분리된 작은 와류들이 결합되어 매우 복잡한 변칙적 흐름 특성을 나타냅니다.

Fig. 2.6 Schematic diagram of the grooved channel

피치비에 따른 원주열의 후류특성

기울기 비율이 큰 H/d = 2.4의 경우 평균 속도 분포는 y축을 중심으로 유사하게 나타나며 이중 피크 모양을 나타냅니다. 이는 E-pitch 비율에서도 불안정하지만 칼만 와도(Kalman vorticity)로 인해 와류 발산(vortex shedding)이 발생하는 것으로 추정된다. 이 현상을 박리라고 하며 이 박리 지점은 여러 가지 방법으로 도달할 수 있습니다.

이는 열선을 이용하여 실린더의 경계층 내부의 속도를 측정함으로써 얻을 수도 있고, 벽에 존재하는 전단응력의 최소값으로 결정될 수도 있으며, 오일, 연기 또는 수소 버블을 이용하여 가시화하여 측정할 수도 있습니다. . . PIV 측정으로 얻은 속도 벡터에 유선을 그려 1/200초 간격으로 표현하였다. 이러한 현상은 인접 배관의 최소단면을 통과하는 전류의 편향전류에 의한 영향으로 판단된다.

Fig. 3.1 Velocity profile distribution

내부유동특성

운동에너지의 분포는 중심이 하강하면서 원주와 후류 영역에 표시됩니다. 이는 원주방향 열 흐름에서 상승률이 2.0을 초과하면 상호 간섭이 약해지는 결과와 일치합니다. 이는 피치비에 따른 원주방향 후류간 간섭이 레이놀즈수의 변화에 ​​영향을 받기 때문인 것으로 판단되며 이에 대해서는 향후 추가적인 연구가 필요하다.

속도 벡터장을 관찰하면 원 사이의 영역에서의 유속은 다른 영역에 비해 훨씬 빠르며, 유속의 방향도 각 원마다 다릅니다. 따라서 유속이 증가하면 이 영역의 압력이 감소하므로 인력이 양쪽 둘레에 작용합니다. 유동장의 최대 속도는 원주 지역의 중심 근처에도 있습니다.

Fig. 3.7 Distribution of time-mean kinetic energy

열전달 특성

상류에서 흐르는 흐름은 앞쪽에서 주변 꼬리의 분리로 인해 와류대가 형성되는 현상을 보였으며, 그 크기는 레이놀즈 수에 따라 큰 변화를 보이지 않았으나 주기성이 빨라지는 경향을 보였다. 이는 후방 둘레의 영향에 따른 것으로 판단되며, 주기성은 둘레 후류의 변칙적인 흐름 특성에 따른 것으로 추정된다. 각 원형기둥 후류의 일정한 간격의 유동특성은 높이비(H/d) 2.0 이하의 실험결과 인접 원주 간섭과 종횡비로 인해 평균 속도분포비가 유의하게 증가하는 것으로 나타났다. 2.4 이상으로 나타났으며, 이 경우 실린더의 상부 파동속도 분포는 단일 실린더와 유사한 양호한 유동특성을 나타내었다.

본 비교연구 결과에 따르면, 전체 모델의 피치비(H/d=2.65)가 가까울수록 상부의 평균 자유유속은 높아지며 인접 실린더의 영향은 작아지는 것을 알 수 있다. 안정적인 결과. 팬코일 유닛의 열전달 특성은 공기유량이 높을수록 증발기에서의 열전달률이 높아지는 것으로 나타났다. 또한 동일한 양의 유입 공기에 대해 냉각 장치의 냉각액 입구 온도가 낮을수록 Δt가 높아지는 반면, 공기 유입량이 낮고 냉각액 입구 온도가 낮기 때문에 Δt는 증가합니다. 냉장고가 높을수록 증발관의 열 전달 특성이 약간 감소했습니다. Murray, 엇갈린 튜브 배열의 열 전달 및 속도 변동, 국제 열 및 유체 흐름 저널, 19권, 3호, 1998년 6월, p.