• 에너지공학
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• 제10권3호
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• pp.253-265
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• 2001

본 논문은 멀티형 공조/냉동시스템의 증발기의 과열도(증발기 2상영역과 출구영역의 냉매기 온도차)제어를 위한 모델링과 PI제어에 관한 연구이다. 먼저, 제어기 설계를 목적으로 하여 압축기, 응축기, 증발기 그리고 전자식 팽창밸브의 동특성이 수학적으로 모델링된다. 증발기에서의 일정한 크기의 과열도 발생을 제어목적으로 한정한 후 전자식 팽창밸브의 전류입력으로부터 증발기의 2상영역과 과열영역에서의 관벽의 온도로의 전달함수들이 유도된다. 비례적분 제어기의 폐루프시스템의 안정성과 제어성능은 Nyquist 안정성 판별법에 의해 분석된다. 시뮬레이션 결과가 제시된다.

• 한국기계기술학회지
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• 제20권6호
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• pp.872-878
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• 2018

Steam tables including superheated, saturated and compressed region were simultaneously modeled using the neural networks. Pressure and temperature were used as two inputs for superheated and compressed region. On the other hand Pressure and dryness fraction were two inputs for saturated region. The outputs were specific volume, specific enthalpy and specific entropy. The neural network model were compared with the linear interpolation model in terms of the percentage relative errors. The criterion of judgement was selected with the percentage relative error of 1%. In conclusion the neural networks showed better results than the interpolation method for all data of superheated and compressed region and specific volume of saturated region, but similar for specific enthalpy and entropy of saturated region.

• 한국가스학회지
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• 제16권2호
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• pp.9-13
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• 2012

본 연구에서는 화력발전소의 재열기 내에 과열증기가 이상 고온이 될 때 과열증기를 냉각하는 과열증기 냉각기의 온도 안전성에 대하여 열전달 해석을 통해 진단하였다. 과열증기 냉각기 내부에 냉각을 위해 액체상태의 냉각수가 밀폐 공간 내에 존재한다. 이곳은 고온의 과열증기에 노출되어 있는 부분으로 가열에 의해 비등이 발생하면 내부 압력이 상승하여 냉각기가 견딜 수 있는 허용 압력 이상으로 되게 된다. 이렇게 되면 냉각기가 파손되거나 냉각수가 역류가 일어나서 안전하지 않게 된다. 본 연구에서는 이의 진단을 위해 냉각기의 형상을 합리적으로 단순화 하고 단열재 여부, 내부 냉각수의 자연대류 유동 고려 여부 등으로 구분하여 4 가지 경우의 열전달 해석을 수행 하였다. 냉각기 내부에 있는 액체 상태의 냉각수에 대하여 자연대류 유동을 고려하지 않는 경우는 온도 상승과 이에 따른 압력 상승으로 안전하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 실제 현상인 냉각수의 자연대류 유동을 고려하고 단열재를 사용한 경우에는 냉각수의 자연대류 유동에 따른 고온 영역에서 저온 영역으로 활발한 열전달이 발생하여 냉각수가 허용온도와 허용압력 이하에서 운전되고 있음을 알았고 이에 따라 과열증기 냉각기는 안전하다는 것을 판단할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제32권2호
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• pp.149-156
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• 2021

크래프트 회수보일러(kraft recovery boiler)는 펄프 공정에서 생성된 흑액을 연소하여 발전용 스팀을 생산하는 장치이다. 특히 연소로 상단부에 존재하는 과열기(superheater)는 포화 증기가 연소가스와 열교환을 통해 과열 증기로 전환되는 구간으로, 연소가스와 포화 증기 사이의 열교환 효율 향상은 발전용 과열 증기 생산량 증가 및 발전 효율이 증가하므로 매우 중요하다. 과열기 하단부에 위치한 노즈 아치는 과열기의 부식의 원인이 되는 연소로에서 발생한 복사열을 막는 중요한 역할을 하지만, 연소가스 유동을 방해하여 포화증기와 열교환이 끝난 저온의 연소가스가 과열기를 나가지 못하고 재순환되어 열교환 효율을 저하시키는 직접적인 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 CFD를 활용하여 노즈아치 구조에 따른 재순환 영역의 크기와 연소가스 출구 온도를 비교하였다. 결과적으로 노즈 아치 하단부 각도를 106.5°에서 150°로 변경할 경우 연소가스의 재순환 영역이 감소하여 연소가스와 과열기 사이의 열교환 효율이 10.3% 향상되는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.459-466
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• 2006

열성능 평가를 위한 수치해석에서는 온도, 압력, 건도, 체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 열역학적 성질들의 수치값이 필요하다. 그러나 이러한 성질들을 포함하고 있는 증기표를 그대로 사용할 수 없기 때문에, 효과적으로 모델링하여야 한다. 이러한 관점에서 함수근사 특성을 가진 신경회로망을 하나의 대안으로 검토하였다. 신경 회로망은 포화증기 영역과 과열증기 영역에 대해서 따로 구성하였다. 포화증기 영역에 대해서는 하나의 입력으로 7개의 출력을 얻을 수 있도록 하였으며, 각각 10개와 20개의 노드를 가진 은닉층을 구성 하였다. 과열증기 영역에 대해서는 2개의 입력으로 3개의 출력을 얻을 수 있도록 하였으며, 각각 15개와 25개의 노드를 가진 은닉층을 구성하였다. 제안된 모델은 온도, 엔탈피, 엔트로피의 백분율오차가 대부분 ${\pm}0.005%$, 압력이나 비체적의 백분율오차도 대부분 ${\pm}0.025%$ 범위 내로 수렴시킬 수 있었다. 이 성공적인 결과로부터 증기 표를 함수근사하는데 있어서 신경회로망이 아주 강력한 수단이 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제9권1호
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• pp.82-88
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• 2005

This paper presents numerical study on dynamic characteristics of evaporator to control evaporator superheat and compressor capacity with optimum condition in refrigeration system. It is very important to reduce energy consumption and to keep room temperature within a very restricted range with minimum oscillation in some special applications of the refrigeration system. Heat exchange is mainly happened in the evaporator. So, making mathematical model of evaporator and analyzing evaporator characteristics are necessary in order to control the superheat and the capacity of the system. A mathematical model based on the one dimensional partial differential equations representing mass and energy conservation and a tube-wall energy is described. A set of ordinary differential equation is formulated by integrating separately over the two regions(two-phase and vapor) generally presented in a heat exchanger.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제16권3호
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• pp.42-50
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• 1992

다공성 물질이 충전된 밀폐용기 내에서 수용성 이원혼합용액($H_2O{+}NaCl$)이 수평한 상부전열면으로 부터 동결될 때 혼합용액의 초기농도, 액체의 과열 및 다공성물질의 입자직경 크기가 온도와 농도분포에 미치는 영향을 실험하였으며, 동결이 진행됨에 따라 이동하는 고액상 혼합영역의 계명위치를 측정하였다. 다공성물질은 평균직경이 2.85mm, 6mm인 구형의 유리구슬을 이용하였다. 수용성 혼합용액의 초기농도는 공융농도도 이하로 하였으며 상부 전열면은 공융온도 이하로, 하부전열면은 액상선온도 이상으로 유지하여 동결 실험한 결과 상부 전열면으로 부터 고체 영역, 고액상혼합영역, 액체영역으로 구분되었다. 액체의 초기농도가 5%인 경우 과냉현상이 관찰되었으나 10%, 15%인 경우 액체온도는 액상선 온도보다 더 높았다. 용액의 초기농도를 감소시킬수록 고체와 고액상혼합영역의 범위는 증대되었으며 고액상혼합영역과 고체영역의 계면은 더욱 강해진 자연대류에 의하여 2차원성이 증가된 형상을 보였다. 용액의 자연대류는 다공성물질의 직경이 클수록 증가되었으며 계면에서의 제융해현상은 관찰되지 않았다.

• 태양에너지
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• 제13권2_3호
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• pp.53-64
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• 1993

본 연구는 용융된 파라핀을 채운 수직원관 내의 상변화물질의 초기온도와 수직원관의 벽면온도를 변화시켰을때 관 내에서 일어나는 열전달현상을 다루었다. 자연대류의 효과는 초기과열된 액상영역 내에서 응고초기 짧은 시간에 걸쳐 일어났고, 그 후 전도열전달이 paraffin 전 영역을 지배하였다. 실험에서 관찰한 응고 형태는 상부표면에서 밀도 증가에 의한 수축공간이 발생하였으며, 그 공간의 크기는 냉각이 진행됨에 따라 증가하였다. 자연대류가 끝나자. 상경계면 상에서 수지상 결정과 mush-zone이 발견되었다. 액상 paraffin의 초기과열은 실험 전반부의 응고질량과 응고두께를 감소시키는 경향을 보였으며, 초기액상과열도와 벽면 과냉도가 큰 경우에 크게 나타났다.

• 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.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권3호
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• pp.573-580
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• 2001

When investigating optimum design of the evaporator in the refrigeration and heat pump systems, there is still lack of data for the dynamic characteristics of the evaporator, This is due to the fact that the static characteristics in the evaporator are absolutely difficult to measure and are burdened with uncertainties. In this study, the simulation works for static characteristics in the evaporator of small air conditioner are carried out to obtain the data of dynamic characteristics. In the simulation, the test evaporator is divided by two-phase evaporating region and single-phase heating region. The major parameters are refrigerant flow rate, heat transfer coefficient of air, air velocity and air temperature. The results show that the calculation method for tube length is an easy-to-use to model analysis of static characteristics and to determine state of refrigerant in the evaporator. The effects of the four parameters on the length of evaporating completed point and heat flow rate to the evaporator are clarified.