A double spiral heat exchanger used as a novel dehumidifier is proposed and constructed, by merging the merits of the double spiral configuration and the advantages of thermo-electric coolers (TECs). Numerical work to verify previous reports is initially conducted, along with other preliminary experiments related with the heat removal capacity of the TEC. Following the integration of various sub parts into an operating dehumidifying system, further experimentation is conducted to obtain temperature profiles in the dehumidifier for various inlet air temperature and humidity conditions. The formed condensate is removed from the dehumidifier through condensate wicks attached to the bottom plate of the dehumidifier. The amount of condensate is measured using a precision scale.
The temperature profiles obtained for dry and moist air inlet conditions show that the heat removed consists of only sensible heat in the case of dry air and both sensible and latent heat for moist air. The sensible heat is calculated using the well-known LMTD heat exchanger analysis. The latent heat is accounted for using the psychrometric chart. The sum of the sensible heat transfer and the latent heat transfer in the double spiral heat exchanger adds up to approximately equal the heat removed through the TEC. The operating dehumidifier yields daily condensate amounts in between 160g and 200g over a 24 hour period for the given inlet moist air conditions.
본 연구에서는 이중 나선형 구조를 가진 열교환기와 열전소자를 혼합하여 새로운 형태의 제습기를 제안하고 직접 제작하였다. 이중 나선형 구조에 대한 기존의 연구발표의 경향성을 파악하기 위해 수치적인 해석이 선행이 되었고, 열전소자의 흡열 능력에 대한 예비 실험을 수행 하였다. 각종 부분들을 하나의 제습 시스템으로 통합한 후 여러가지 조건의 입구 공기에 대해서 제습기 속의 공기에 대한 온도분포를 구하기 위해 본격적인 실험을 수행하였다. 습한 공기 속에서 제습된 응축수는 응축수 심지를 통해서 제습기로부터 외부로 배출이 되었고, 이 응축수 양을 정밀 저울로 측정을 하였다.
건공기와 습공기에 대해서 구한 온도 분포를 분석한 결과, 건공기의 경우에는 모든 열전달이 현열 열전달로 이뤄졌다는 것을 파악했고, 습공기에 대해서는 열전달이 현열 열전달과 잠열 열전달로 함께 구성이 되어 있다는 것을 파악앴다. 현열 열전달은 로그 평균 온도 차이 방법 (LMTD)으로 분석이 가능했고, 잠열은 열전달은 습공기선도로 인해서 분석이 가능했다. 이중 나선형 열교환기 내애서의 현열과 잠열의 합은 열전소자가 흡수한 열과 거의 일치해서 에너지 보존이 성립함을 알수 있었다. 작동에 성공한 제습기 시스템은 주어진 실험 조건에서 열전소자에 공급되는 전류의 양에 따라서 하루에 160g 에서 200g 까지 응축수를 배출시키는 제습능력을 보였다.
