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KR100886379B1 - Method for selecting the optimal number of passes for multipass heat exchangers - Google Patents

Method for selecting the optimal number of passes for multipass heat exchangers Download PDF

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KR100886379B1
KR100886379B1 KR1020070018310A KR20070018310A KR100886379B1 KR 100886379 B1 KR100886379 B1 KR 100886379B1 KR 1020070018310 A KR1020070018310 A KR 1020070018310A KR 20070018310 A KR20070018310 A KR 20070018310A KR 100886379 B1 KR100886379 B1 KR 100886379B1
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heat exchanger
passes
pass
inlet diameter
inlet
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이관수
김민수
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 입구 지름과 패스 수에 따른 다패스 열교환기의 열적 성능과 동적 성능을 평가하여 다패스 열교환기의 설계 시 높은 성능을 나타내는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법을 제공하는데 그 특징이 있다.The present invention provides a method for selecting an optimal number of passes for a multipass heat exchanger that exhibits high performance in designing a multipass heat exchanger by evaluating the thermal and dynamic performance of the multipass heat exchanger according to the inlet diameter and the number of passes. It has its features.

또한, 본 발명은 다패스 열교환기의 크기와 입구 지름이 고정되어 있을 경우 각 패스의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비를 0.5 근방으로 하여 추가적인 실험이나 해석 없이 최적의 패스 수를 간단히 선정하게 하는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법을 제공하는데 있다.In addition, when the size of the multi-pass heat exchanger and the inlet diameter are fixed, the present invention allows the ratio of the inlet diameter to the header height of each pass to be about 0.5 to easily select the optimal number of passes without further experimentation or analysis. The present invention provides a method for selecting an optimal number of passes for a pass heat exchanger.

또한, 본 발명은 전체적인 다패스 열교환기에 대한 효율성을 향상시켜 이를 적용하여 사용하는 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법을 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides a method for selecting an optimal number of passes for a multi-pass heat exchanger to improve the efficiency of the overall multi-pass heat exchanger to maximize the practical use reliability and satisfaction.

이를 위한, 본 본 발명은 각각의 헤더 중앙에 구비된 입구 및 출구와 다수의 패스로 이루어진 다패스 열교환기에 있어서, 상기 열교환기의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비를 이용하여 패스 수의 선정을 실행하되, 상기 각 패스의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비는 0.3 ~ 0.7 범위에서 패스 수의 선정을 실행하게 되고, 열교환기에 대한 크기의 제약이 있을 경우 0.5에 가까운 패스 수의 선정을 실행하게 되는 것이다.To this end, the present invention is a multi-pass heat exchanger consisting of a plurality of passes and inlet and outlet provided in the center of each header, the selection of the number of passes using the ratio of the inlet diameter to the header height of the heat exchanger However, the ratio of the inlet diameter to the header height of each pass is to select the number of passes in the range of 0.3 ~ 0.7, and if there is a size constraint for the heat exchanger, the selection of the number of passes near 0.5 is performed. .

다패스, 열교환기, 다분지, 헤더, 높이, 지름, 선정, 열적 성능, 동적 성능 Multipass, Heat Exchanger, Multi-branch, Header, Height, Diameter, Selected, Thermal Performance, Dynamic Performance

Description

다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법{METHOD FOR SELECTION THE OPTIMUM NUMBER OF PASS IN THE MULTI-PASS HEAT EXCHANGER}METHOD FOR SELECTION THE OPTIMUM NUMBER OF PASS IN THE MULTI-PASS HEAT EXCHANGER}

도 1은 본 발명에 따른 다패스 열교환기를 설명하기 위해 보여주는 개략적인 구성도,1 is a schematic block diagram showing for explaining a multi-pass heat exchanger according to the present invention,

도 2는 본 발명에 의해 실시하는 패스의 수에 따른 여러 다패스 열교환기를 보여주는 예시도,Figure 2 is an exemplary view showing several multipass heat exchangers according to the number of passes implemented by the present invention,

도 3은 본 발명에 의한 패스의 헤더 높이와 입구 지름의 비에 따른 성능 변화 그래프.Figure 3 is a graph of the performance change according to the ratio of the header height and the inlet diameter of the path according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 다패스 열교환기10: multipass heat exchanger

11 : 열교환기의 헤더11: header of heat exchanger

12 : 열교환기의 입구12: inlet of heat exchanger

13 : 열교환기의 출구 13: outlet of the heat exchanger

D : 입구 지름D: inlet diameter

H : 헤더 높이H: header height

L : 열교환기 전체 높이L: heat exchanger overall height

본 발명은 다패스 열교환기의 설계 시에 높은 성능을 나타내도록 하는 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법에 관한 것으로,The present invention relates to a method for selecting an optimal number of passes for high performance in the design of a multi-pass heat exchanger,

좀 더 상세하게는 입구 지름과 패스 수에 따른 다패스 열교환기의 열적 성능과 동적 성능을 평가하여 다패스 열교환기의 설계 시 높은 성능을 나타내는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법에 관한 것이다.In more detail, the thermal and dynamic performance of the multipass heat exchanger according to the inlet diameter and the number of passes are evaluated to select the optimal number of passes for the multipass heat exchanger that exhibits high performance in the design of the multipass heat exchanger. It is about.

일반적으로, 냉동 공조기기에서 사용되는 열교환기는 성능을 극대화하면서 열교환기가 차지하는 공간을 최소화하는 방향으로 설계되고 있는 실정이다.In general, the heat exchanger used in the refrigeration air conditioner is designed to minimize the space occupied by the heat exchanger while maximizing performance.

이와 같은, 설계 목표에 맞는 열교환기는 다패스 다분지 열교환기가 있으나, 이는 복잡한 유동 특성에 따른 유량 분배의 불균일로 인하여 열적 성능이 크게 감소하게 된다. As such, the heat exchanger that meets the design goals is a multipass multi-branch heat exchanger, but the thermal performance is greatly reduced due to uneven flow distribution due to complex flow characteristics.

또한, 유량 분배의 균일을 얻기 위하여 과대 설계된 열교환기에서는 입구와 출구의 큰 압력 강하로 인하여 동적 성능이 크게 감소되는 문제가 있다.In addition, there is a problem that the dynamic performance is greatly reduced due to the large pressure drop of the inlet and the outlet in the heat exchanger overdesigned to obtain the uniformity of the flow distribution.

이에 따른, 열교환기의 열적 성능과 동적 성능을 높이기 위하여 열교환기의 설계 인자들(헤더 형상, 헤더와 채널의 면적비(area ratio), 채널 길이, 입·출구 배열 등)에 대한 조사와 최적화 방법이 제시되어 오고 있다.Accordingly, in order to improve the thermal and dynamic performance of the heat exchanger, a method of investigating and optimizing heat exchanger design factors (header shape, header and channel area ratio, channel length, inlet / outlet arrangement, etc.) It has been suggested.

특히, 일본국 특허공개공보 제2002-303498호의 복패스형 열교환기가 제시되 어 있으나, 이는 패스 수를 2개로 고정하여 성능을 높이는 방법에 대한 내용을 기재한 것으로, 패스 수를 다양하게 바꾸어서 입구 지름에 따른 패스 수의 선정을 어떻게 해야되는지에 대한 내용, 즉 입구 지름에 따라 다양한 패스 수를 갖는 열교환기에서 열적 성능과 유동 성능을 동시에 비교하여 최고의 성능을 보이는 패스 수의 선정하기 위한 내용이 전혀 기재되어 있지 않다.In particular, the double-pass heat exchanger of Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-303498 has been presented, but this describes a method of improving performance by fixing two passes, and changing the number of passes to vary the inlet diameter. How to select the number of passes according to the number of passages, that is, the contents of selecting the number of passes showing the best performance by comparing the thermal performance and the flow performance at the same time in the heat exchanger having various passes according to the inlet diameter It is not.

따라서, 종래에 실시하고 있는 열교환기에 대한 열적 성능과 동적 성능을 높이는데 있어 어느 정도 그 효율성에 한계가 있기 때문에 이를 적용하여 사용하는 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 것이다.Therefore, since the efficiency is limited to some extent in improving the thermal performance and the dynamic performance of the conventional heat exchanger, the reliability and satisfaction of practical use to apply the same is minimized.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above has the following object.

본 발명은 입구 지름과 패스 수에 따른 다패스 열교환기의 열적 성능과 동적 성능을 평가하여 다패스 열교환기의 설계 시 높은 성능을 나타내는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a method for selecting an optimal number of passes for a multipass heat exchanger that exhibits high performance in designing a multipass heat exchanger by evaluating the thermal and dynamic performance of the multipass heat exchanger according to the inlet diameter and the number of passes. The purpose is.

본 발명의 다른 목적은 다패스 열교환기의 크기와 입구 지름이 고정되어 있을 경우 각 패스의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비를 0.5 근방으로 하여 추가적인 실험이나 해석 없이 최적의 패스 수를 간단히 선정하게 하는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to make the ratio of the inlet diameter to the header height of each pass close to 0.5 when the size and inlet diameter of the multi-pass heat exchanger are fixed so that the optimal number of passes can be simply selected without further experimentation or analysis. The present invention provides a method for selecting an optimal number of passes for a multipass heat exchanger.

본 발명의 또 다른 목적은 전체적인 다패스 열교환기에 대한 효율성을 향상 시켜 이를 적용하여 사용하는 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for selecting an optimal number of passes for a multi-pass heat exchanger that improves the efficiency of the overall multi-pass heat exchanger and maximizes the reliability and satisfaction of practical use by applying the same.

이하, 상기한 본 발명에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 사용자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described below are terms set in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user and the producer, and the definition should be made based on the contents throughout the present specification.

본 발명을 설명함에 앞서, 입구 지름과 패스 수를 기하학적인 한계 범위 내에서 변화시키며 수치해석을 실시하게 되고, 이때, 성능 평가 인자는 열적 성능과 동적 성능을 동시에 비교하기 위하여 JF factor를 사용하였다.Prior to describing the present invention, numerical analysis is performed by varying the inlet diameter and the number of passes within a geometric limit range. In this case, the JF factor is used to simultaneously compare thermal performance and dynamic performance.

이에, 평가 지표인 JF factor의 j와 f factor는 다음과 같이 정의된다. Accordingly, j and f factors of the evaluation index JF factor are defined as follows.

Figure 112007015996551-pat00001
Figure 112007015996551-pat00001

Figure 112007015996551-pat00002
Figure 112007015996551-pat00002

전열성능과 동력은 다음과 같이 나타낼 수 있다.Heat transfer performance and power can be expressed as follows.

Figure 112007015996551-pat00003
Figure 112007015996551-pat00003

Figure 112007015996551-pat00004
Figure 112007015996551-pat00004

이를 기준모델의 값으로 나누면,Dividing this by the value of the reference model,

Figure 112007015996551-pat00005
Figure 112007015996551-pat00005

Figure 112007015996551-pat00006
Figure 112007015996551-pat00006

두 식을 정리하면,If you sum up the two expressions,

Figure 112007015996551-pat00007
Figure 112007015996551-pat00007

상기의 수식에 대한 사용된 기호 또는 부호는 다음과 같이 나타낸다.The symbols or signs used for the above expressions are represented as follows.

j : j factor j: j factor

f : f factorf: f factor

JF : JF factorJF: JF factor

h : heat transfer coefficient [W/m2K]h: heat transfer coefficient [W / m 2 K]

Pr : Prandtl numberPr: Prandtl number

cp : specipic heat at a constant pressurec p : specipic heat at a constant pressure

ρ : density [kg/m3]ρ: density [kg / m 3 ]

uin : inlet velocity [m/s]u in : inlet velocity [m / s]

Ht : flat tube length [m]H t : flat tube length [m]

△p : pressure drop [Pa]△ p: pressure drop [Pa]

D : inlet diameter [m]D: inlet diameter [m]

Re : Reynolds numberRe: Reynolds number

μ : dynamic viscosity [kg/ms]μ: dynamic viscosity [kg / ms]

A : areaA: area

ref : reference heat exchangerref: reference heat exchanger

상기의 지표는 열교환기의 열적 및 동적 특성을 동시에 평가하는데 매우 효과적이며, 이를 이용하여 각 열교환기에서의 성능을 평가하게 되는 것이다.The above indicators are very effective for simultaneously evaluating the thermal and dynamic characteristics of the heat exchanger, and use them to evaluate the performance of each heat exchanger.

먼저, 본 발명은 각각의 헤더 중앙에 구비된 입구 및 출구와 다수의 패스로 이루어진 다패스 열교환기에 있어서, 상기 다패스 열교환기에 대한 열적 성능과 동적 성능을 평가하여 설계 시 높은 성능을 나타내기 위해서, 상기 열교환기의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비를 이용하여 패스 수의 선정을 실행하되, 상기 각 패스 의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비는 0.3 ~ 0.7 범위에서 패스 수의 선정을 실행하게 된다.First, the present invention is a multi-pass heat exchanger composed of inlet and outlet and a plurality of passes provided in the center of each header, in order to evaluate the thermal performance and dynamic performance of the multi-pass heat exchanger to show a high performance in design, The number of passes is selected using the ratio of the inlet diameter to the header height of the heat exchanger, but the ratio of the inlet diameter to the header height of each of the passes is selected from the range of 0.3 to 0.7.

또한, 상기 각 패스의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비는 열교환기에 대한 크기의 제약이 있을 경우 0.5에 가까운 패스 수의 선정을 실행하게 되는 것이다.In addition, the ratio of the inlet diameter to the header height of each pass is to select the number of passes close to 0.5 when there is a size constraint for the heat exchanger.

[실시예]EXAMPLE

상기한 본 발명을 이루기 위한 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.With reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment for achieving the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명은 첨부도면 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명에 따른 다패스 열교환기를 설명하기 위해 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의해 실시하는 패스의 수에 따른 여러 다패스 열교환기를 보여주는 예시도를 나타낸 것이다.First, the present invention is shown in the accompanying drawings, Figures 1 to 2, Figure 1 is a schematic configuration showing for explaining the multi-pass heat exchanger according to the present invention, Figure 2 is a view of a path implemented by the present invention Exemplary diagrams show several multipass heat exchangers according to number.

즉, 본 발명인 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법은 다패스 열교환기에 대한 열적 성능과 동적 성능을 평가하여 설계 시 높은 성능을 나타내기 위한 것이다.That is, the method for selecting the optimal number of passes for the multi-pass heat exchanger of the present invention is to evaluate the thermal performance and the dynamic performance of the multi-pass heat exchanger to show high performance in design.

이에 따른, 상기 다패스 열교환기(10)는 각각의 헤더(11) 중앙에 입구(12)와 출구(13)가 구비되고, 다수의 패스(pass)로 이루어지게 된다.Accordingly, the multi-pass heat exchanger 10 is provided with an inlet 12 and an outlet 13 in the center of each header 11, it is made of a plurality of passes (pass).

상기와 같은 다패스 열교환기(10)의 설계 시 높은 성능을 나타내기 위해 패스 수를 선정하게 되는데, 이는 상기 다패스 열교환기(10)의 헤더(11) 높이(H)에 대한 입구(12) 지름(D)의 비(D/H)를 이용하게 되는 것이다.When designing the multi-pass heat exchanger 10 as described above, the number of passes is selected to indicate high performance, which is an inlet 12 with respect to the height H of the header 11 of the multi-pass heat exchanger 10. The ratio (D / H) of the diameter (D) is to be used.

이를 위해, 상기 다패스 열교환기(10)의 패스 수와 입구(12) 지름(D)에 따른 성능을 비교하기 위하여, 상기의 입구 지름(D)은 기하학적인 한계 범위인 20 ~ 50mm에서 5mm 간격으로 변화시켰으며, 입구(12)와 출구(13)의 크기는 같게 하였다.To this end, in order to compare the number of passes of the multi-pass heat exchanger 10 and the performance according to the diameter (D) of the inlet 12, the inlet diameter (D) is a 5mm interval from 20 to 50mm, the geometric limit range The size of the inlet 12 and the outlet 13 were the same.

이에, 패스 수는 설치상의 제약으로 입·출구가 우측면에 부착되므로 입구 지름(D)에 따라 짝수인 2, 4, 6, 8, 12 패스까지 선정 가능하게 되고, 상기 입구 지름(D)이 30mm인 열교환기에서 패스 수를 달리하여 실시할 수 있는 것이다(첨부도면 도 2 참조). Therefore, the number of passes can be selected up to even 2, 4, 6, 8, 12 passes even according to the inlet diameter (D), since the inlet and outlet is attached to the right side due to the installation restrictions, the inlet diameter (D) is 30mm It can be carried out by varying the number of passes in the phosphorus heat exchanger (see Fig. 2 attached).

Inlet diameter (mm)Inlet diameter (mm) Number of pass (Np)Number of pass (N p ) D/HD / H Q(W)Q (W) Δp(Pa)Δp (Pa) JFJF 20  20 22 0.1670.167 104.30104.30 99.0499.04 0.5370.537 44 0.3330.333 111.70111.70 103.51103.51 0.6160.616 66 0.50.5 117.65117.65 122.23122.23 0.6400.640 88 0.6670.667 121.03121.03 201.64201.64 0.5830.583 1212 1One 124.86124.86 610.42610.42 0.4940.494 25 25 22 0.2080.208 103.44103.44 37.0037.00 0.7610.761 44 0.4170.417 111.72111.72 45.6545.65 0.8410.841 66 0.6250.625 117.25117.25 68.8468.84 0.7910.791 88 0.8330.833 120.99120.99 150.02150.02 0.7800.780 30 30 22 0.250.25 104.24104.24 18.6318.63 1One 44 0.50.5 111.75111.75 27.0927.09 1.0221.022 66 0.750.75 117.38117.38 51.1851.18 0.8820.882 88 1One 120.80120.80 134.11134.11 0.7100.710 35 35 22 0.2920.292 104.20104.20 10.6110.61 1.2451.245 44 0.5830.583 111.35111.35 19.3319.33 1.1801.180 66 0.8750.875 116.61116.61 49.9249.92 0.9100.910 40 40 22 0.3330.333 104.55104.55 6.876.87 1.5171.517 44 0.6670.667 111.96111.96 15.7615.76 1.3221.322 66 1One 116.38116.38 49.8949.89 0.9380.938 4545 22 0.3750.375 105.47105.47 5.115.11 1.7491.749 44 0.750.75 112.41112.41 14.3014.30 1.3561.356 5050 22 0.4170.417 106.45106.45 4.204.20 1.8931.893 44 0.8330.833 112.37112.37 13.7413.74 1.3851.385

상기의 입·출구는 첫 번째 패스와 마지막 패스의 헤더(11) 중앙에 부착되게 되고, 상기 패스 수의 증가에 따라 망대 특성인 열전달량과 망소 특성인 압력강하량이 동시에 증가하게 된다. The inlet and the outlet are attached to the center of the header 11 of the first pass and the last pass, and as the number of passes increases, the amount of heat transfer as a net characteristic and the pressure drop as a mesh characteristic increase simultaneously.

이에 따라 해석을 실시한 예는 상기 표 1과 같이 나타나며, 상기의 입구 지름에 따라 최적의 성능을 보이는 패스 수는 20mm에서 6패스(pass), 30mm에서 4패스(pass), 50mm에서 2패스(pass) 등이고, 지름에 따른 최적의 패스 수는 일관성이 없이 다르게 나타나기 때문에 열교환기 설계 시 해석이나 실험을 통하여 최적의 패스 수를 선정해야 하는 어려움이 따른다.Accordingly, an example of the analysis is shown in Table 1, and the optimum number of passes according to the inlet diameter is 6 passes at 20 mm, 4 passes at 30 mm, and 2 passes at 50 mm. , Etc., and the optimum number of passes according to the diameter is inconsistently different. Therefore, when designing a heat exchanger, it is difficult to select the optimal number of passes through analysis or experiment.

그러나, 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이, 패스의 헤더 높이(H)와 입구 지름(D)의 비(D/H)를 이용하면, 입구 지름(D)에 따라 최적의 패스 수를 예측하기 위하여 각 패스의 헤더 높이(H)에 대한 입구 지름(D)의 비(D/H)를 나타낸 것으로, 그 결과 각 패스의 헤더 높이(H)에 대한 입구 지름(D)의 비(D/H)를 0.3 ~ 0.7 범위 내에 이루어질 경우 입구 지름의 변화에 따른 최적의 패스 수를 선정할 수 있는 것이다. However, as shown in Figure 3, using the ratio (D / H) of the header height (H) of the path and the inlet diameter (D), it is possible to predict the optimal number of passes according to the inlet diameter (D). For this purpose, the ratio (D / H) of the inlet diameter (D) to the header height (H) of each path is shown. As a result, the ratio (D / H) of the inlet diameter (D) to the header height (H) of each path is shown. ) Within 0.3 to 0.7, it is possible to select the optimal number of passes according to the change in inlet diameter.

실제 냉동 및 공조기기의 열교환기의 경우, 순환부의 지름이 고정되어 입구 지름이 제한 조건으로 고정되는 경우가 많으며, 패스의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비를 알면, 패스의 헤더 높이(H)를 알 수 있게 되고, 패스의 헤더 높이를 전체 열교환기의 높이(L)로 나누면 패스 수를 쉽게 선정할 수 있다.In the case of the actual heat exchanger of refrigeration and air conditioning equipment, the diameter of the circulation part is often fixed so that the inlet diameter is fixed as a constraint condition.If the ratio of the inlet diameter to the header height of the path is known, the header height (H) of the path is determined. The number of passes can be easily selected by dividing the header height of the path by the height L of the entire heat exchanger.

그리고, 상기 각 패스의 헤더 높이(H)에 대한 입구 지름(D)의 비(D/H)는 열교환기에 대한 크기의 제약이 있을 경우 0.5에 가까운 패스 수를 선정하는 것이 바람직하다.In addition, the ratio D / H of the inlet diameter D to the header height H of each pass is preferably selected as the number of passes close to 0.5 when the size of the heat exchanger is limited.

이와 같이, 패스 수 선정과 관련하여 헤더 높이에 대한 입구지름의 비의 범위에 대해서 기재하고 있고, 패스 수 선정시 고려되는 다른요소들인 JF Factor 및 입구지름에 대한 기재로 인해 본 발명에 대한 구성의 실시가 가능하게 되는 것이다.As described above, the range of the ratio of the inlet diameter to the header height is described in relation to the selection of the number of passes, and the description of the JF Factor and the inlet diameter, which are other factors considered in the selection of the number of passes, Implementation is possible.

이를 토대로 살펴볼 때, 상기 다패스 열교환기(10)의 설계 시 최우선으로 고려되어야 할 설계 인자는 전체 크기, 입구 지름 및 패스 수이나, 실제 다패스 열교환기의 크기와 입구 지름은 대부분 설계 제한 조건으로 고정되어 있기 때문에 각 패스의 헤더 높이(H)에 대한 입구 지름(D)의 비(D/H)를 0.5 근방으로 할 경우, 추가적인 실험이나 해석 없이 최적의 패스 수를 간단히 선정할 수 있는 것이다. Based on this, the design factors to be considered as the top priority when designing the multi-pass heat exchanger 10 are the overall size, the inlet diameter and the number of passes, but the size and the inlet diameter of the actual multi-pass heat exchanger are mostly design limitations. Since it is fixed, if the ratio (D / H) of the inlet diameter (D) to the header height (H) of each pass is set to around 0.5, the optimal number of passes can be simply selected without further experimentation or analysis.

마지막으로, 본 발명을 실시하고 있는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.Finally, the method for selecting the optimal number of passes for a multipass heat exchanger in accordance with the present invention can be variously modified and can take various forms.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비에 의해 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정할 수 있어 입구 지름과 패스 수에 따른 다패스 열교환기의 열적 성능과 동적 성능이 평가되어 다패스 열교환기의 설 계 시 높은 성능이 나타나는 효과가 있다.As described above, the present invention can select the optimal number of passes for the multi-pass heat exchanger by the ratio of the inlet diameter to the header height, the thermal and dynamic performance of the multi-pass heat exchanger according to the inlet diameter and the number of passes It is evaluated that high performance is shown in the design of multipass heat exchanger.

또한, 본 발명은 다패스 열교환기의 크기와 입구 지름이 고정되어 있을 경우 각 패스의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비를 0.5 근방으로 하여 추가적인 실험이나 해석 없이 최적의 패스 수가 간단하게 선정되는 효과가 있다.In addition, when the size and inlet diameter of the multi-pass heat exchanger are fixed, the present invention has an effect of simply selecting an optimal number of passes without additional experiments or analysis by setting the ratio of the inlet diameter to the header height of each pass to about 0.5. have.

또한, 본 발명은 상기에서 실시되는 효과들로 인해 전체적인 다패스 열교환기에 대한 효율성이 향상되어 이를 적용하여 사용하는 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과가 있다.In addition, the present invention has a number of effects, such as the efficiency of the overall multi-pass heat exchanger is improved due to the effect carried out above to maximize the practical use reliability and satisfaction by applying this.

Claims (3)

각각의 헤더 중앙에 구비된 입구 및 출구와 다수의 패스로 이루어진 다패스 열교환기에 있어서,In the multi-pass heat exchanger consisting of a plurality of passes and inlet and outlet provided in the center of each header, 다패스 열교환기의 헤드 높이에 대한 입구 지름의 비 0.3~0.7 범위에서 열교환기의 열적 성능(J팩터)과 동적 성능(F팩터)의 곱을 아래 수식으로 구하고,From the ratio 0.3 to 0.7 of the inlet diameter to the head height of the multipass heat exchanger, the product of the heat exchanger's thermal performance (J factor) and the dynamic performance (F factor) is given by the following formula, 헤드 높이 대비 입구 지름의 비 값으로부터 헤드 높이를 구한 다음,Find the head height from the ratio of the head height to the inlet diameter, 열교환기의 높이를 헤드 높이로 나누어 패스 수를 결정하는Dividing the height of the heat exchanger by the head height to determine the number of passes 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법.Method for selecting the optimal number of passes for a multipass heat exchanger. [수식][Equation]
Figure 112008072641697-pat00011
Figure 112008072641697-pat00011
상기 수식에서,In the above formula, h : heat transfer coefficient [W/m2K]h: heat transfer coefficient [W / m 2 K] A : areaA: area △p : pressure drop [Pa]△ p: pressure drop [Pa] ref : reference heat exchangerref: reference heat exchanger
Figure 112008072641697-pat00012
Figure 112008072641697-pat00012
(h : heat transfer coefficient [W/m2K](h: heat transfer coefficient [W / m 2 K] Pr : Prandtl numberPr: Prandtl number ρ : density [kg/m3]ρ: density [kg / m 3 ] cp : specipic heat at a constant pressurec p : specipic heat at a constant pressure uin : inlet velocity [m/s])u in : inlet velocity [m / s])
Figure 112008072641697-pat00013
Figure 112008072641697-pat00013
(△p : pressure drop [Pa](△ p: pressure drop [Pa] Ht : flat tube length [m]H t : flat tube length [m] ρ : density [kg/m3]ρ: density [kg / m 3 ] uin : inlet velocity [m/s])u in : inlet velocity [m / s])
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 패스의 헤더 높이에 대한 입구 지름의 비는 The ratio of the inlet diameter to the header height of each pass is 열교환기에 대한 크기의 제약이 있을 경우 0.5에 가까운 패스 수를 선정하는 다패스 열교환기용 최적의 패스 수를 선정하기 위한 방법.A method for selecting an optimal number of passes for a multipass heat exchanger that selects a number of passes close to 0.5 when there are size constraints on the heat exchanger. 삭제delete
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