• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.222-229
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• 2009

본 논문에서는 루버형 핀 형상을 가진 핀-튜브 열교환기와 알루미늄 평행류 열교환기의 에어컨 응축기 조건에서의 열전달 성능과 공기측 압력강하 특성을 비교하였다. 모든 실험은 ASHRAE 표준에 근거해 제작된 공기엔탈피형 칼로리미터를 사용하여 수행하였다. 관외 측 공기 속도는 0.7-1.6 m/s까지 0.3 m/s 간격으로 변화시켰으며 건구온도는 $20^{\circ}C$, 상대습도는 60%로 유지하였다. 관내 측 물의 입구온도는 $70^{\circ}C$, 유량은 10 LPM로 고정하였다. 알루미늄 열교환기의 열전달 성능은 루버 핀-튜브 열교환기보다 단위체적당, 단위질량당, 단위열전달면적당 약 17-163%정도 높게 나타나는 연구결과를 보였으며 반면에 공기측 압력강하는 핀-튜브 열교환기에 비해 약 19-81% 정도 낮게 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2738-2743
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• 2008

We conducted a study by computational simulation about the effects of frost thickness on the pressure drop and heat transfer characteristics as whole heat exchanger configuration changes. In order to perform the analysis for validation, we assumed that frost properties have constant values and the frost layers that are formed on the fin and tube surfaces are uniform. In order to find the constant thermal conductivity of frost layer, a variety of frost thermal conductivities are performed in our work and compared with the results by Lee et al. [4] and Yang et al. [5] proposed many experimental data about the 2-rows and 2-columns finned tube heat exchanger. The numerical results agreed well with the experimental data when frost conductivity is 0.07W/mK. After the validation had performed, we applied this procedure to the finned tube heat exchanger of domestic refrigeration and investigated the thermo-hydraulic characteristic of the heat exchanger affected by frost thickness according to the inlet velocities and temperatures of air considering the configuration change such as fin pitch.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권5호
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• pp.389-397
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• 2014

흡수식 냉온수기는 자연에 있는 냉매를 사용함으로 인해 환경오염이 매우 적어 친환경적이다. 흡수식 냉온수기에서 고효율의 배기가스용 고온재생기는 높은 시스템 성능을 얻기 위한 중요한 요소중에 하나이다. 따라서, 본 연구에서는 운전조건에 따른 흡수식 냉온수기의 배기가스용 고온재생기의 성능을 파악하기 위해 실험장치를 제작하고 실험을 실시하였다. 배기가스용 고온재생기에서 흡수액의 입구상태는 성능변화에 매우 큰 영향을 줌으로 여러 가지 흡수액 농도 조건에서 공기측 입구온도와 질량유량을 변화시켜가면서 고온재생기의 성능을 고찰하였다. 실험결과, 공기측 질량유량비가 80%에서 120%로 증가할 때 흡수액 농도가 56%, 55%, 54%, 53%에서의 열교환량은 각각 30%, 33%, 34%, 37% 정도 증가하였다. 또한 고온재생기의 흡수액 입구농도가 56%, 55%, 54%, 53% 일 때 공기측 입구온도가 $170^{\circ}C$에서 $210^{\circ}C$로 증가함에 따라 고온재생기의 열교환량은 각각 140%, 160%, 220%, 224% 정도 증가하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제11권2호
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• pp.12-19
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• 2007

현재, 육지에서 필요한 천연 가스 (NG)의 얻기 위한 방법으로 공기 가열식 기화기의 사용이 증가하고 있다. 특히, 파이프라인에 의해 도달될 수 없는 거리가 멀리 떨어진 소외된 지역까지 보낼 수 있기 때문에 소형 위성기지의 역할은 대단히 중요하다고 할 수 있다. 소형 위성기지의 LNG는 인수기지에서 탱크로리를 이용하여 배달되고 그 후에 위성기지에서 기화과정을 통하여 각 수요처로 보내어진다. 공기 가열식 기화기는 LNG 인수기지 외의 소형 위성기지 단위에서 최근 많이 개발되고 사용되고 있는 기화기의 종류 중 하나라고 할 수 있다1). 효율적인 공기 가열식 기화기를 개발하기 위하여, 핀이 없는 경우와 핀이 8개이고 핀의 길이가 55 mm인 공기 가열식 기화기를 사용하여 실험을 진행하였고 그리고 나서 두 가지 유형의 기화기를 비교하였다. 실험조건은 기화기의 길이 변화와 여러 가지 주위 조건(온도, 습도, 풍속)을 변화하였다. 실험에 적용된 주위 온도는 각 계절별 온도와 동일한 온도를 적용하였다. 본 실험에서 나타내고자 한 공기가열식 기화기의 주요 특성은 각 계절별 조건에 따른 입구 측과 출구 측의 온도차를 비교하는 것이다. 액화천연가스(LNG)를 가지고 실험을 하는 것은 위험성이 있어 특성이 비슷하면서 안전한 $LN_2$를 사용하여 실험을 진행하여 핀을 가지는 기화기가 핀이 없는 기화기보다는 좋다는 결과를 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.14-22
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• 1999

본 연구는 일반적으로 소·중용량의 냉동·공조기에 많이 사용되고 있는 플레이트 핀 코일형 공냉응축기를 대상으로 수치해석에 의해 응축기의 특성을 파악하였다. 해석에서는 응축기를 과열증기영역, 2상영역 및 과냉각액영역으로 구분하여 공냉 응축기의 성능에 큰 영향을 미치고 있는 공기온도, 공기측열전달률, 입구 냉매온도, 응축온도 및 질량유량 등을 파라메터로하여 이들의 상호관계와 이들이 응축완료점까지의 거리 및 방열량 등에 미치는 영향을 파악하였다. 해석결과로는 해석모델로부터 각 영역의 냉매 상태량, 온도분포 및 열전달률을 구할 수 있었고, 일반적으로 응축기의 성능에 많은 영향을 미치는 각종 파라메터들을 중심으로 광범위한 동작조건에서 이들의 상관관계 및 특성을 파악하므로서 응축기 설계를 위한 기초 자료 및 설치장소나 주위환경 등에 따라 서로간에 다양한 영향을 미치는 실제장치의 동적특성 해석을 위한 자료를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.924-930
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• 2018

본 연구의 목적은 수소연료전지 자동차의 난방부하 대응을 위한 스택 냉각수를 활용하여서, 전동식 히트펌프 시스템에 대한 난방성능 특성을 다양한 운전조건 변화에 대해서 고찰하는 것이다. 냉각수와 냉매(R-134a)와의 열교환을 위해서 판형열교환기를 적용하였고, 전동식 히트펌프 시스템에 적용되는 실내열교환기 입구의 공기온도와 압축기 회전수를 변화시키면서 난방 성능 특성을 분석하였다. 실내열교환기 입구 공기 온도 변화에 대해서 난방 성능은 거의 동일한 결과를 보이고 있는데, 이는 입출구 온도차와 공기 측 밀도의 변화가 균형을 이루었기 때문으로 판단된다. 반면, 히트펌프 시스템 효율(COP)의 경우, 난방 성능은 온도변화에 따라 동일하였지만, 유량 변화로 인하여서, 압축기 소모동력이 감소하였기 때문에, 실내열 교환기 입구 온도가 감소함에 따라서, 시스템 효율은 증가하는 경향을 보이고 있다. 추가적으로, EEV개도가 45%정도까지 열리는 구간에서는, 압축기 소모전력 감소하였기 때문에, 시스템 효율이 증가하였고, 그 이후에는 동일한 시스템 효율을 유지하는 것을 알 수 있었다. 압축기 회전수 변화 시에는 난방성능이 증가하면, 시스템 효율은 감소하는 경향을 보여주고 있다. 이러한 원인은 압축기 회전수 증가에 따른 유량의 증가로 판단된다. 향후, 열원으로 사용하는 냉각수에 대한 운전조건을 변화시켜가면서, 난방성능 특성을 분석하여, 전동식 히트펌프의 난방부하 대응을 위한 제어 방안을 연구하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.2985-2992
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• 2015

본 연구에서는 엇갈린형 관군에 대해 ANSYS FLUENT v.14의 SST 난류모델을 적용하여 가로피치, 튜브표면, 와류발생기위치 등의 변화에 따른 열전달 및 압력강하 특성을 이론적으로 해석하였다. CFD 해석시 튜브표면의 온도는 363 K, 입구측 공기온도는 313 K이고 입구측 속도는 5 m/s에서 10 m/s까지 가정하였다. 그 해석결과로서 열전달계수는 가로피치에 대한 영향은 큰 차이가 없었고, 튜브표면의 돌기형상은 열전달 및 압력강하 특성에서 원형이 톱니형보다 적절하게 나타내었으며, 와류발생기의 설치 경우에는 열전달특성이 튜브의 전방부 위치가 후방부 위치보다 약 4.6% 정도로 우수함을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.161-170
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• 2012

고분자 전해질 연료전지에서 물 관리는 연료 전지성능에 영향을 미치는 중요한 요인이다. 공급되는 수분의 양이 적을 경우 수소이온의 이동을 담당하는 전해질의 건조현상으로, 수분의 양이 과다할 경우 반응이 일어나는 촉매층과 전해질 삼상 계면에서의 홍수현상으로 성능을 감소시키거나 동작을 멈추게 하므로 이 부분에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 연료전지 수분에 영향을 주는 요소 중, 연료극과 공기극에 공급되는 상대습도를 100%로, 동작온도를 $80^{\circ}C$로 설정한 후, 입구 측에 압력을 변화하면서, 다중물리응용 수치해석을 포함하고 유한요소를 통하여 비선형 편미분 방정식이 결부된 상용코드를 이용하여 전체적인 전기화학반응 및 성능에 대한 해석을 수행하고 공기극 측의 가스 확산층에 각 위치별 전류밀도 분포와 수분포화의 분포, 압력차에 의한 동작물질의 속도 등을 분석하여 보았다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 연료전지의 성능은 압력의 세기에 따라 달라지며 압력이 높을수록 성능과 위치별 최대 전류밀도가 높게 나타났으며, 공기극의 가스 확산층에서의 수분함량은 높은 압력에서보다 낮은 압력에서 수분함량이 많은 것으로 나타났으며 특히 전극의 바로 아래 부분에서의 수분이 더 많이 응축되어 나타났으며 공기극 가스 확산층에서의 동작물질의 속도는 동작물질의 입구방향에서 출구측으로 진행할수록 그 변동 폭이 크게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.5795-5801
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• 2015

식생활의 향상 및 다양화로 신선한 제품에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 냉장 및 냉동식품의 저온유통 또한 점차 증가되고 있다. 현재 냉동산업에는 주로 R134a 냉매가 사용되고 있으며 GWP(Global Warming Potential)가 1300으로써 매우 높아 지구온난화에 영향을 미친다. 이를 대체하기 위한 냉매로써 R1234yf 냉매가 있으며, GWP는 4로써 매우 낮다. 냉동탑차 냉장시스템에 사용되는 증발기는 저온조건에서 작동되기 때문에 서리가 형성되어 시스템의 성능을 급격히 감소시킨다. 따라서, 본 연구에서 R134a와 R1234yf 냉매를 작동유체로 사용한 증발기의 성능을 착상조건 하에서 다양한 운전조건으로 분석하였다. 해석결과, 서리성장 조건에서 공기측 입구온도, 상대습도, 증발온도 변화에 대하여 R134a 증발기의 성능이 R1234yf 증발기보다 더욱 민감하게 나타났으며 서리의 성장 또한 R134a 증발기가 더 크게 나타났다.

• 에너지공학
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• 제12권3호
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• pp.223-230
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• 2003

본 연구에서는 제철소의 슬러지 소각로 배가스의 냉각을 위한 열교환기에서의 가스측 파울링 현상의 측정 및 분석에 대한 연구를 수행하였다. 소각로 배가스는 열교환기의 수직 전열관을 통과하면서 냉각되며 동시에 연소용 공기를 예열한다. 이러한 열교환기의 파울링은 주로 열교환기 입구에 발생하여, 본 연구에서는 열교환기의 입구 형태와 비슷한 형상의 오염다공판을 사용하여 슬러지 소각로 배가스의 파울링 현상을 측정하였으며, 부착분진에 대한 특성분석을 수행하였다. 분석 결과, 분진 부착율은 온도와 분진성분 및 분진크기에 영향을 받으며, 또한 오염다공판의 위치에 따라 부착형태가 다르게 나타났다. 또한 전산 해석을 통하여 오염다공판의 구멍 크기에 따라 분진부착율이 변하는 것을 알 수 있었다. 그리고 오염다공판을 사용하여 다관식 원통형 열교환기의 입구에서의 파울링 특성을 측정할 수 있음을 확인하였다.