고온수 온도에 따른 축열식 판형 열교환기의 축/방열 특성 (Heat Storage/Release Characteristics According to the Temperature of Hot Water in Thermal Storage Type Plate Heat Exchanger)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 32권 / 10호 / 473 ~ 482페이지
· 저자명 : 김동현, 이동규, 강채동

초록

본 연구에서는 산업용 폐열을 산업공정용 고온 열펌프시스템의 증발기 열원에 적용하기 위해 새롭게 고안된 축열식 판형 열교환기에 대한 기초 열전달 실험을 실시하였다. 특히 열교환기에 공급되는 고온수의 공급 온도와 열에너지가 저장된 PCM층의 초기 온도에 따른 열전달 특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
(1) 고온수 공급 온도가 70℃~90℃까지 증가함에 따라 고온수의 평균 열전달률은 선형적으로 증가하였다.
(2) 고온수 공급 온도가 75℃~90℃, 저온수 공급온도 40℃인 조건에서 저온수는 4 kW 이상 열량을 취득하였다.
(3) 고온수 공급온도가 70℃ 저온수 공급온도가 40℃조건에서 PCM이 취득하는 열량은 1.4 kW로 가장 낮았고 축방열비는 74.4%로 가장 높게 나타났다.
(3) 방열과정에서 PCM의 초기 온도가 상승함에 따라 방열 평균 열전달률 및 방열 완료 시간이 증가하였고 PCM 초기 온도가 80℃이하에서 평균 열전달률은 3 kW 미만으로 나타났다.
(4) 방열 과정에서(Tci = 40℃, Gc = 2 LPM) 초기 PCM온도가 70~90℃일 때 방열 평균 열전달률(저온수와 PCM사이 열전달률)은 3kW이상에서 10~15분으로 유지되었다.

영어초록

Heat pump systems for high-temperature steam generation using waste heat generated in industrial sites are attracting attention. However, the disadvantage of waste heat is that it fluctuates quantitatively and qualitatively during the acquisition process. This study proposes the combination of the heat exchanger and thermal storage tank in a high-temperature heat source system to enhance the use of industrial waste heat as an energy source. The developed thermal storage type heat exchanger has a plate type heat exchange structure and allows mutual heat transfer between three mediums, including a phase change material (PCM). Named a thermal storage type plate heat exchanger (TSPHE), it comprises 16 kg of a PCM, with a phase change temperature of 68.8℃ to provide heat storage function. The heat storage and release characteristics of the PCM according to the temperature of hot water and cold water were verified through a heat transfer experiment using the TSPHE. Also, because of the structural characteristics of the TSPHE, the phenomenon of the three-medium heat exchange was verified during the experimental process. The heat storage and heat dissipation characteristics according to the supply temperature conditions of the heat medium used in the TSPHE were analyzed. The results of this study will be used as basic data for applying a thermal storage type evaporator to a high-temperature heat pump that generates steam using industrial waste heat.

참고자료

· 없음