버블 유동층과 세정 볼을 이용한 폐수 열원 히트펌프 시스템 증발기의 관 외측 오염 저감 장치에 관한 연구 (A fouling mitigation device for a wastewater heat recovery heat pump system using a bubbling fluidized bed with cleaning sponge balls)

서지정보

· 발행기관 : 한국마린엔지니어링학회
· 수록지 정보 : 한국마린엔지니어링학회지 / 40권 / 3호 / 152 ~ 156페이지
· 저자명 : 김종수, 김도빈, 김준하

초록

폐수 열원 히트펌프 시스템은 목욕탕, 공장 또는 하천수 등을 히트펌프의 열원으로 사용한다. 증발기는 폐수로부터의 오염을 완화시키기 위하여 휜이 없는 나관식(bare tube) 열교환기가 주로 사용되고 있다. 대부분의 열 저항은 관외를 흐르는 폐수측에 생성되는 파울링에 의한 것이며, 히트펌프의 성능을 급격하게 감소시킨다. 따라서 본 연구에서는나관식 열교환기 하부에서 버블 유동층을 형성시키고 세정 볼을 사용하여 관 외측의 파울링을 저감시키는 장치를 개발하였다. 실험 조건으로, 냉수온도 20℃, 폐수 온도 40℃, 관 내측 유량 100L/h, 수조 내 물의 양 50L, 열교환기 면적0.161m2 이다. 실험결과 세정 볼 없이 버블유동층만 형성한 경우에는 버블유동층이 없는 경우에 비해 파울링에 의해 생성된 열 저항이 약 56% 감소되었으며, 세정 볼의 개수 밀도가 8,000(Number of ball/m3) 일 때, 파울링에 의해 생성된열 저항은 버블유동층 및 세정 볼이 없을 때와 비교하여 약 86% 감소되었다.

영어초록

Wastewater heat recovery heat pump systems use heated wastewater from public baths or factories as the heat pump’s heat source. Generally, this system uses a bare tube evaporator. In the heat transfer process from wastewater to refrigerant, thermal resistance is caused primarily by fouling deposits on the outside surface of tube. Fouling directly increases thermal resistance and decreases heat pump efficiency. Thus, it is desirable to eliminate fouling. In this study, we fabricated a fouling mitigation device using a bubbling fluidized bed with cleaning sponge balls in the wastewater bath. Experimental conditions were as follows: 20°C cold-water temperature, 40°C wastewater temperature, 100 L/h cold water flow rate, and 0.161  heat exchanger surface area. Experimental results showed that the thermal resistance of fouling decreased by 56% with the fluidized bed alone and by 86% with both the fluidized bed and cleaning sponge balls.

참고자료

· 없음