유동 가시화를 이용한 PCHE의 유동분배에 관한 실험적 연구

초록

본 연구에서는 PCHE에 유입되는 유동의 방향 및 유량에 따른 불균등도에의 영향을 알아보기 위해 유동가시화 실험을 진행하였다. 일반적으로 고유량에서는 불균등도가 더욱 증가하였고, 저유량에서는 감소하였다. 또한, 액체가 중앙에서 수직방향으로 유입될 때, 저유량에서 더욱 대칭적인 속도장이 관찰되었다. 유입 방향의 경우, 작은 정도로만 기울어져도, 유동 불균등도가 증가할 뿐만 아니라, 역방향 유동이 발생할 정도로 수직인 경우와 큰 차이를 보였다. 본 연구의 실험 결과는 실제 산업의 PCHE와 비교해 볼 때, 비교적 큰 헤더를 사용한 경우에 해당된다. 따라서 헤더 내부의 chaotic 유동이 더욱더 극대화된 것으로 생각된다. 다만, 실제는 헤더의 종횡비가 더욱 큰 경우가 많고, 채널 내 평균 유속도 본 실험의 약 50 cm/s보다 더 큰 경우도 있기 때문에, 실제 산업에서의 불균등도는 더욱 안 좋을 수도 있다. 따라서 여러 가지 다양한 경우에 대해, 실질적인 유동 분배 문제가 실험적으로 밝혀져야 한다. 또한, 향후에는 최외곽 채널에 대한 분석 이외에도 내부 유동에 대한 분석도 이루어져야 하고, 기체를 포함한 다른 유체에 대해서도 분석이 이루어져야 한다. 그리고, 채널 방향과 수직인 경우 및 입출구 배관 크기의 영향 등에 대해서도 심도있는 연구가 이루어져야 할 것이다.

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