본 논문에서는 다중 버너를 채택한 2 t/h 급 수관식 보일러 휜(fin)이 설치된 증발관 모듈이 제안하였다. 휜의 형상은 보일러를 구성하는 각각의 모듈에서 고르게 증발이 이루어질 수 있도록 설계하였다. 이를 위해서 기존의 벌크 설계 과정이 아닌 각각의 열에 대해 에너지 보존을 고려하는 방식으로 설계를 수행하였다. 설계한 증발관 모듈로 2 t/h 급 수관식 보일러를 제작하여 성능을 실험하여 설계를 검증하였다. 설계 과정에서 고려되지 않은 입구 조건 등의 2, 3차원 효과를 파악하기 위하여 수치해석을 병행하였다. 수치해석은 휜 팁의 온도도 예측하기 위하여 증발관의 전도를 포함한 복합열전달해석을 하였다. 휜이 설치될 경우 휜의 크기와 밀도가 증가할수록 열전달 계수가 상관식보다 낮아졌고 수치해석으로 구한 휜 팁의 온도는 해석해로 예측한 값보다 높게 나타났다.
A finned-tube-type evaporator module has been proposed for a 2 t/h-class water-tube-type industrial boiler with multiple burners. The geometry of the fins was changed at each module to equalize the evaporation. The modules were designed by considering the energy balance at each row rather than by following a conventional bulk design procedure. The designed module was built into a 2 t/h-class water-tube-type boiler, and its performance was tested. A numerical simulation was also conducted to evaluate the two- or three-dimensional effects of factors such as the inlet conditions. The numerical simulation also included the conjugate heat transfer problem to predict the fin tip temperature. The heat transfer coefficient with fins is lower than that obtained from the empirical correlation of a bare tube. The fin tip temperature from CFD is higher than that from the analytical solution.
