• Title/Summary/Keyword: 냉각공기 유량

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Numerical Analysis of Heat Transfer of Aligned Wing Type Pin-Fin Array of Air Cooling Module with Various Fin Shapes for Electronic Packaging Application (날개형 핀-휜의 기하학적 형상이 전자기기 모듈 냉각용 공기냉각기의 유동 및 열전달에 미치는 영향)

  • Kim, Soo-Youn;Heo, Kyeon;Shin, Seok-Won
    • Clean Technology
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    • v.14 no.4
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    • pp.265-270
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    • 2008
  • In this study, the flow and heat transfer of the aligned pin-fin array of the air cooling module for electronic packaging application were numerically analyzed with various fin shapes. The geometric cross-sectional shapes of pin-fins considered in this study were ellipse, wing and circle. The fins had same cross-sectional area and height, but they had different surface areas. As the results, the surface area, the heat transfer coefficient, and the heat transfer performance of pin-fins greatly depended on their shapes. Of the three types of pin-fins, the wing type pin-fin with suitable shape produced the best heat transfer performance. This result implies that the cooling capacity of the pin-fin cooler can be significantly enhanced only by the change of fin shape without increasing air flow-rate or fin density.

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Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Cross-Flow Plastic Air Heater for a Cooling Tower (냉각탑용 직교류형 플라스틱 공기가열기의 열전달 및 압력손실)

  • Kim, Nae-Hyun
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.14 no.12
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    • pp.6072-6081
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    • 2013
  • In this study, experiments were performed on air heater samples with three different shapes (chevron, wave and dimple type) to reduce the plumes from cooling towers. The tests were conducted for a range of frontal air velocities of 1~3 m/s and water flow rate 0.19~0.33 kg/s. The results showed that the heat transfer rate increased with increasing air velocity or water flow rate. The air-side pressure drop also increased with increasing air velocity. At the same frontal air velocity, the highest heat transfer rate was obtained for the chevron sample (1.5~1.7 times compared to that of the plate sample), followed by the dimple, wave and plate samples. The heat transfer rate per unit power consumption was also 15% larger than that of the dimple sample. On the other hand, there was no noticeable difference between the other samples.

Characteristics Diagnosis of Supersonic Air Plasma by 0.4 MW Class Segmented Type Arc Torch (0.4 MW급 분절형 아크 토치에 의한 초음속 공기 플라즈마의 특성 진단)

  • Kim, Min-Ho;Lee, Mi-Yeon;Choe, Chae-Hong;Kim, Jeong-Su;Seo, Jun-Ho;Hong, Bong-Geun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.194-195
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    • 2013
  • 초음속 공기 플라즈마 환경을 모사할 수 있는 0.4 MW급 Enhanced Huels형 초음속 공기 플라즈마 발생 장비가 2012년에 전북대학교에 설치 완료되었다. 초음속 공기 플라즈마 시험장비는 대기권으로 reentry 할 수 있는 비행체의 열차폐체 시험평가를 주목적으로 개발되었으며, 핵융합장치용 고온 내열체 소재개발에도 활용될 예정이다. 분절형 아크 플라즈마 토치는 전극부식에 의한 오염도를 적으면서 고출력의 안정적인 플라즈마를 발생시키며, 일반적인 직류 토치로는 얻을 수 없는 초고엔탈피 플라즈마 열유동을 얻을 수 있는 특징이 있다. 구축된 장비는 최대 직류 출력 1,200 kW의 DC 전원공급장치, 0.4 MW급의 분절형 아크 플라즈마 토치, ${\phi}1.5m{\times}2m$ 크기의 진공쳄버, 1 MW의 냉각 능력을 갖춘 디퓨저와 열교환기, 진공 용량 $100m^3$/min의 진공펌프 9대, 88 g/s의 공기유량에서 NOx를 50,000 ppm에서 100 ppm으로 저감할 수 있는 후처리 시스템, 4 bar 15 g/s의 공기를 공급할 수 있는 가스 공급장치, 30 bar 600 lpm의 저전도수와 4 bar 560 lpm의 일반수를 공급할 수 있는 냉각수 공급장치로 구성되어 있다. 초음속 공기 플라즈마의 발생 특성을 시험하기 위해 플라즈마 발생 조건으로 토치공급전력 350 kW와 410 kW, 토치 공기 공급 유량 16.3 g/s, 토치 내부압력 3.9~4.2 bar, 챔버압력 40 mbar으로 시험을 수행하였다. 발생된 플라즈마 상태를 진단하기 위해 속도는 쇄기 탐침기, 열유속은 Gardon 게이지, 엔탈피와 토치 효율은 토치의 공급전력과 냉각수에 의한 손실 전력으로 각각 측정하였다.

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A Numerical Prediction for the Thermo-fluid Dynamic and Missile-motion Performance of Gas-Steam Launch System (수치모사를 통한 가스-스팀 발사체계의 열유동과 탄의 운동성능 예측)

  • Kim, Hyun Muk;Bae, Seong Hun;Bae, Dae Seok;Park, Cheol Hyeon;Jeon, Hyeok Soo;Kim, Jeong Soo
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.591-595
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    • 2017
  • Numerical simulations were carried out to analyze thermo-fluid dynamic and missile-motion performance by using two-phase flow model and dynamic grid system. To analyze the interaction among the hot gas, coolant, and mixture flow, Realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence and VOF(Volume Of Fluid) model were chosen and a parametric study was performed with the change of coolant flow rate. As a result of the analysis, pressure of the canister showed a large difference depending on the presence or absence of the coolant, and also showed a dependancy on the amount of coolant. Velocity and acceleration were dependent on the canister pressure.

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A Study on Numerical Analysis for Internal PEMFC Cooling of Power Pack for UPS (UPS 파워 팩 내부 연료전지의 냉각특성에 대한 수치 해석)

  • Song, Jun-Seok;Kim, Byeong-Heon
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.18 no.4
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    • pp.527-535
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    • 2017
  • Heat management is one of the most critical issues in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) installed inside the fuel cell power pack of a fuel cell battery hybrid UPS. If the heat generated by the chemical reaction in the fuel cell is not rapidly removed, the durability and performance of the fuel cell may be affected, which may shorten its lifetime. Therefore, the objective of this study is to select and propose a proper cooling method for the fuel cells used in the fuel cell power pack of a UPS. In order to find the most appropriate cooling method, the various design factors affecting the cooling performance were studied. The numerical analysis was performed by a commercial program, i.e., COMSOL Multiphysics. Firstly, the surface temperature of the 1 kW class fuel cell stack with the cooling fans placed at the top was compared with the one with the cooling fans placed at the bottom. Various rotation speeds of the cooling fan, viz. 2,500, 3,000, 3,500, and 4,000 RPM, were tested to determine the proper cooling fan speed. In addition, the influence of the inhaled air flow rate was investigated by changing the porous area of the grille, which is the entrance of the air flowing from the outside to the inside of the power pack. As a result, it was found that for the operating conditions of the 1 kW class PEMFC to be acceptable, the cooling fan was required to have a minimum rotating speed of 3500 RPM to maintain the fuel cell surface temperature within an acceptable range. The results of this study can be effectively applied to the development of thermal management technology for the fuel cells inside the fuel cell power pack of a UPS.

Pressure Recovery in a Supersonic Ejector of a High Altitude Turbofan Engine Testing Chamber (터보팬 엔진의 고고도 성능의 초음속 이젝터의 압력회복에 관한 연구)

  • Omollo, Owino George;Kong, Chang-Duk
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.14 no.6
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    • pp.53-59
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    • 2010
  • This research aims in finding a more optimal ejector size for evacuating engine exhaust gasses and 20% of the cell cooling air. The remaining 80% of cell cooling air pumped into the test chamber is separately exhausted from the test chamber via a discharge port fitted with flow control valves and vacuum pump. Unlike its predecessor this configuration utilizes a smaller capture area to improve pressure recovery. The modified ejector size has a diameter of 1100mm enough to evacuate 66kg/s jet engine exhaust in addition to about 20%, 24kg/s of the cell cooling air tapped from the sterling chamber. This configurations has an area ratio of the engine exit and ejector inlet of about 1.2. Simulation results of the proposed ejector configuration, indicates improved pressure recovery.

Pressure Recovery in a supersonic ejector of a high altitude testing chamber (초음속 이젝터의 압력회복에 관한 연구)

  • Omollo, Owino George;Kong, Chang-Duk
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2010.11a
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    • pp.833-837
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    • 2010
  • This study aims at finding an optimal exhaust diffuser design of a high altitude testing chamber for a low bypass turbofan engine (F404-402) with thrust pound force of 17,700 and air mass flow rate of 66kg/s ejecting at a speed of Mach 1.66. The final proposed ejector size has better pressure recovery characteristics and targets to reduce operational cost at engine performance testing. Conventional high altitude test chamber layout was adopted and first drawn in two dimensions using Autocad software so as to determine the gas path, the ejector frontal size was then determined from gas dynamics equations considering traditional gas ejection method where both the engine exhaust and cell cooling air are exhausted via the ejector. Modification to a smaller ejector with an alternative secondary cell cooling exhaust port was then performed and modelled in 3D using Solid Works software.

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Thermal Performance of PV Cells Exposed to Irradiation by a Parabolic Trough Concentrator (PTC형 태양열 집열기로 조사되는 PV cell의 열적 성능)

  • Hwang, Seon Yeob;Kang, Tae Gon;Boo, Joon Hong
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2011.05a
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    • pp.68-68
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    • 2011
  • 본 연구에서는 PV cell이 직달 일사에 노출되는 경우와 집광된 태양광에 조사되는 경우의 성능을 비교하는 한편 집광기의 형태에 따른 열적 성능을 검토하고자 하였다. PV cell은 본질적으로 반도체의 특성을 가지므로 작동온도의 상승에 따라 성능이 저하된다는 사실이 알려져 있으며, 태양조사의 강도 및 밀도 등 특성에 따라서도 성능의 변화를 예상할 수 있다. 그러나 이러한 성능변화에 관련된 인자들과 그 영향의 크기에 대한 정량적인 기술자료가 부족하므로 설치와 이용에 한계가 있는 것이 현실이다. 인공태양 장치(solar simulator)를 이용하여 0.7에서 1.2 sun 범위의 태양 조사 환경에서 결정질 실리콘계 PV cell과 집광형 PV cell의 성능을 검토하였다. 집광에 사용한 PTC는 집광면적의 폭이 500 mm이며, 집광 조사면적이 최소 10 mm인 경우 이론적 최대 집광비가 50이었다. PTC의 축방향으로는 균일한 태양조사가 있게된다는 것을 가정하여 모델의 길이는 간편한 실험을 위해 150에서 500 mm의 범위에서 제작하였다. 수평으로 놓인 PTC의 상부 초점 위치로부터 집광면이 아래 쪽에 위치할수록 집광 조사 면적이 증가하므로 PV cell의 크기에 따라 PTC 초점의 위치로부터 거리를 결정하였다. 한편, PTC 자체의 성능도 촛점거리와 집광면 폭의 비에 따라 달라질 수 있다는 가정 하에, 포물면의 최저 위치로부터 촛점거리는 각각 300, 400 및 500 mm가 되도록 세가지 형태를 제작하여 사용하였다. 동일한 형태의 PTC에서 PV cell의 동일한 설치 위치에서도 최고 $110^{\circ}C$ 범위의 PV cell의 작동 (표면) 온도에 따른 성능의 차이를 관찰하기 위해 셀의 후면을 냉각시키는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. PV cell의 표면 온도 측정을 위해서, 후면의 온도와 같이 광선 차단 효과의 우려가 없는 경우에는 열전대를 설치하였으며, 셀의 전면 온도 측정을 위해서는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하였다. 냉각 방법으로는 공기를 이용한 자연대류와 액체를 사용하는 강제대류의 경우를 고려하였으며, 필요에 따라 적절히 설계된 히트싱크를 설치하여 비교 실험을 진행하였다. 강제대류 냉각의 경우는 항온조를 사용하여 순환하는 냉각수의 유량과 공급온도를 변화시킴으로써 PV cell의 작동온도를 조절하고, 이에 따른 발전 성능의 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 도출한 실험 및 분석 결과는 PV cell의 설치 환경과 작동온도의 변화에 따라 그 성능 변화를 예측할 수 있는 기술적 자료를 제공함으로써 에너지 이용의 합리화를 도모하는데 기여할 수 있을 것이다.

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Thermo-fluid Dynamic and Missile-motion Performance Analysis of Gas-Steam Launch System Utilizing Multiphase Flow Model and Dynamic Grid System (다상 유동모델과 동적 격자계를 활용한 가스-스팀 발사체계의 열유동과 탄의 운동성능 해석)

  • Kim, Hyun Muk;Bae, Seong Hun;Park, Cheol Hyeon;Jeon, Hyeok Soo;Kim, Jeong Soo
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.21 no.2
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    • pp.48-59
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    • 2017
  • In this study, an analysis of the thermo-fluid dynamic and missile-motion performance was carried out through a numerical simulation inside the missile canister. Calculation was made in an analytical volume using dynamic grid and evaporated water was used as a coolant. To analyze the interaction among the hot gas, coolant, and mixture flow, Realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence and VOF (Volume Of Fluid) model were chosen and a parametric study was performed with the change of coolant flow rate. As a result of the analysis, pressure of the canister showed a large difference depending on the presence or absence of the coolant, and also showed a dependancy on the amount of coolant. Velocity and acceleration were dependent on the canister pressure.