SOFC system 내부의 판형 열교환기 성능해석

Abstract

본 논문에서는 SOFC system 내부에 설치된 다유로를 가진 열교환기의 성능을 예측하기 위한 수치적 모델을 제시하였다. 에너지 밸런스 개념과 함께 간단한 열저항 모델을 3차원 형태로 확장, 적용하여 복잡한 열교환기 형상에서의 열전달 문제를 계산하였다. 열교환기에 유입되는 기체의 물성치는 혼합기체의 물성치 계산식을 통해 온도의 함수로 나타내어 계산에 적용하였다. 열교환기 판 사이에서 일렬로 나열되어 있지 않은 온도점에서의 열전달은 2차원 평면에서의 곡선 보간법인 bicubic spline interpolation 을 사용하여 보간된 온도값을 통해 계산하였다. 본 논문에서 제시된 모델은 직선형태의 다유로를 가지는 판에 대하여 상용코드인 FLUENT 의 계산 결과와 비교, 검증하였으며 계산 시간의 단축과 함께 그 계산 결과 또한 FVM 을 통해 얻어진 결과와 비교했을 때, 만족할만한 수준으로 나타났다. 본 논문의 결과에는 이 모델을 통해 계산된 열교환기 각 판의 온도 분포에 대해 언급되어 있으며, 열교환기의 각 판으로 들어가는 기체들의 입구 유량의 변화, 각 판의 입구 온도 조건의 변화 그리고 열교환기 판 크기의 변화 등에 따른 열교환기 성능의 변화에 대한 내용들이 포함되어있다.