A Study on Prediction of Heat Transfer and Mass Transfer in a Solar Desiccant System
- Abstract
- 점차로 증대하고 있는 냉방에너지 문제를 해결할 수 있는 대안으로, 최근에 많은 관심을 받고 있는 연구 중에 하나인 태양열을 기존의 에너지 대신에 활용할 때, 설계 차원에서 열적 특성을 물질전달 및 열전달을 매체로 예측할 수 있는 신재생 활용 냉동공조방식에 관한 예측이 필요하다.
본 논문에서는 기존의 냉동공조방식을 대신할 수 있는 새로운 태양열냉방방식을 제안하고, 제안된 방식에서 실질적으로 냉방효과를 얻을 때, 시스템 내에서 발생하는 열이동을 해석 모델로 삼아서 실험을 할 수 있는 시작품을 직접 제작하여 실험을 병행한 연구 결과이다.
실험결과로부터 유속이 높을수록 제습량이 많았으며, 실내의 습도 및 온도 증가는 풍속이 가장 빠른 환경에서 낮게 나타났다. 또한 풍속이 증가할수록 열전달 및 물질전달이 향상되는 것을 실험에서 확인할 수 있었으며, 이에 관한 상관식을 제시하였다.
특히 풍속의 변화에 대한 열전달 및 물질전달 현상에 대해서 실측치와 이론식을 비교함으로써 구체적인 변화량을 파악하였는데, 이론식 값과 실측치 값 사이에서는 다소 변화가 있었으나, 경향을 파악할 수 있는 물질전달식이 제시되었다.
이 결과는 태양열로써 냉방효과를 얻는 특성을 파악한 논문으로써 매우 가치가 있다고 판단된다. 특히 태양열을 이용하는 재생기 내에서 흡수제가 증발할 때의 열적 거동에 관한 현상을 잘 다루고 있는데, 풍량의 변화에 따른 유량을 해석 파라메타로 삼아서 열 및 물질전달의 변화량을 정량적으로 파악할 수 있는 기초를 확립하고 있다.
특히 흡수제를 재생량 증대시키기 위하여 풍량을 늘일 때의 수분 증발량의 예측하는 시뮬레이션 프로그램을 완성하여, ‘수분증발량 예측’이라는 측면에서 이들의 상관관계를 규명하였다.
또한 상기의 결과로부터 판단을 할 때, 제습탑기 설계에서는 시뮬레이션 기법이 전체의 열전달 및 물질전달에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 따라서 이러한 시뮬레이션 기법 완성 단계에서는 실측치와 시뮬레이션 값과의 차이에서 발생하는 원인에 대해서 좀 더 심도있게 반복, 비교 실험을 수행하여 보다 정확도가 높은 하이브리드 식을 제안하여야만 설계에 반영될 수 있을 것으로 기대된다.
향후 실제로 본 시스템이 적용될 때의 메카니즘을 열전달적 차원에서 규명한 학술적 가치를 열전달 메카니즘을 학술적 측면에서 완성시켜, 미래의 상업적 측면에서도 쉽게 접근이 가능함을 제시하고 있다.
- Issued Date
- 2011
- Awarded Date
- 2011. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교 대학원
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 냉동공조공학과
- Advisor
- 최광환
- Table Of Contents
- Chapter 1. 1
Chapter 1. Introduction 2
1.1 Background of study 2
1.2 The Purposes and Benefit of Study 13
Chapter 2. 14
Chapter 2. The Fundamental Theory 15
2.1 Refrigerant Dehumidification System 17
2.2 The Dehumidifier Systems 20
2.2.1 Solid Desiccant 22
2.2.2 Liquid Desiccant 24
2.2.3 A Comparison of Liquid-Desiccant and Solid-Desiccant 25
2.3 The Previous Study 26
2.4 Fundamental Heat and Mass Transfer 46
2.4.1 Convective Mass Transfer Coefficient 48
2.4.2 Significant Parameters in Convective Mass Transfer 50
2.5 Calculation of the Properties of Moist Air 55
2.5.1 Humidity Ratio 59
2.5.2 Relative Humidity 60
2.5.3 Degree of Saturation 62
2.5.4 Enthalpy 63
2.5.5 Sensible Heat and Latent Heat 68
2.5.6 The psychrometric comfort zone 69
2.5.7 Air Conditioning Processes 75
2.5.7.1 Simple Heating and Cooling 77
2.5.7.2 Heating with Humidification 80
2.5.7.3 Cooling with Dehumidification 81
2.5.7.4 Evaporative Cooling 83
2.5.7.5 Adiabatic Mixing of Airstream 86
2.5.7.6 Wet Cooling Tower 89
2.6 Fluid flow in packed layer 92
2.6.1 Darcy Flow 97
2.6.2 Evaporation and Condensation Rate 101
2.6.3 Effectiveness 102
2.7 Hypothesis 102
Chapter 3. 103
Chapter 3. Method 104
3.1 The apparatus 104
3.1.1 Experiment Components 108
3.1.2 Measurement System 113
3.2 The experiment procedures 117
3.3 The processing data 118
3.4 Proposed Model and simulation 119
3.4.1 The Model 119
3.4.2 The Simulation 122
3.5 The Summary of The Method 122
Chapter 4. 124
Chapter 4. Experiment Result and Model Verification 125
4.1 The Experiment Data 125
4.2 The Model Simulation Result 129
4.3 Model Validation 135
4.4 Summary of the Experimental and Model Simulation Result 137
Chapter 5. 138
Chapter 5. The Prediction of Optimum Packed Layer Height 139
5.1 The Effect of Desiccant Flow Rate 139
5.2 Packed Layer Height Correlation 142
5.3 Adiabatic Operations 144
5.4 The Analysis of The Optimum Height of Packed Layer 149
Chapter 6. 153
Chapter 6. The Conclusion 154
6.1 Conclusion 154
6.2 Suggestion 156
References 157
- Degree
- Doctor
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