• Journal of Biosystems Engineering
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• v.29 no.2
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• pp.141-150
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• 2004

우리가 소비하는 가공 식품은 위생상 안전하도록 살균처리가 이루어진다. 식품 내에 존재할 수 있는 유해 세균은 일정 살균온도에서 살균에 필요한 시간 동안 노출되면 사멸하며, 일반적으로 살균온도가 높을수록 살균에 필요한 시간은 단축된다. 연속살균장치는 혼합 및 저장탱크에 담겨진 식품을 점프로 이동시키면서 가열 열교환기에서 살균온도로 가열하고 단열관을 거치는 동안 살균온도를 유지시켜 살균을 완료한다. 또한 살균된 식품은 냉각용 열교환기에서 상온으로 냉각되며 이 과정에서 회수되는 열은 저장탱크에서 유입되는 식품의 예열에 사용되어 에너지 효율을 제고하는데 사용되기도 한다. 이와 같이 관을 이동하면서 가열되는 살균장치는 기존의 배치식 살균방법에 비하여 균일하게 가열이 이루어지므로 130C의 고온으로 살균할 수 있어서 살균에 필요한 시간을 수초에서 수십초 정도로 단축시킬 수가 있고 그에 따라 열손상을 크게 줄일 수 있다. 또한, 상온으로 냉각된 식품을 포장함으로써 저렴한 가격의 포장용기를 사용할 수 있고 상온에서 저장할 수 있으므로 저장비용이 저렴한 장점이 있다. 그러나, 가공식품에 고기나 야채와 같은 고체 상태의 식품이 함유된 경우에는 액상 식품이 열 교환기에서 순간 가열되며, 고상 식품은 액상식품과의 대류에 의한 열전달로 가열된다. 이 과정에서 고상식품은 이동관 내벽이나 다른 고상식품과 부딪치거나 회전하면서 이동관 내부에서 자유롭게 운동하게 된다. 이 과정에서 액상식품과의 상대이동 속도가 발생하여 이것이 대류열전달에 영향을 미치게 된다. 이 상대이동속도에 따른 대류 열전달계수는 고상식품의 내부온도 결정에 사용되는 연속살균장치의 중요한 설계인자이다. 대류열전달계수는 연속살균장치에서 자유로이 이동하는 고상식품의 중심부의 온도를 측정하여 결정할 수 있으나 이는 현실적으로 어렵다. 따라서 본 연구에서는 고정된 고상식품에 액상식품을 이동시켜 상대속도를 재현하고 액상식품의 온도와 고상식품의 중심온도를 측정하는 장치를 개발하였으며, 각 상대속도와 액상식품의 점도 별 대류열전달계수를 결정하는 프로그램을 유한차분법을 이용하여 개발하였다. 이 장치를 분당 15, 30, 40 리터의 유량에서 유체의 점도를 0에서 15 centipoise 사이의 세 수준에서 정육면체 소고기를 모델 고상식품으로 내부 온도분포를 측정하였으며, 유한차분법 프로그램으로 대류열전달계수를 결정하였다. 대류열전달계수는 792에서 2,107 W/m$^2$로 분석되었다. 대류열전달 계수는 액상식품과의 상대속도가 증가함에 따라서 증가하였고, 점도가 증가함에 따라서는 감소하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.31 no.6
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• pp.707-714
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• 2007

The heat transfer coefficient and Pressure drop during gas cooling process of $CO_2$ (R-744) in inclined helical coil copper tubes were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver. a variable-speed pump. a mass flow meter, a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45mm inner diameter. The refrigerant mass fluxes were varied from 200 to $600[kg/m^2s]$ and the inlet Pressures of gas cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in the inclined helical coil tubes increases with the increase of mass flux and gas cooling pressure of $CO_2$. The pressure drop of $CO_2$ in the gas cooler shows a relatively good agreement with those Predicted by Ito's correlation developed for single-phase in a helical coil tube. The local heat transfer coefficient of $CO_2$ agrees well with the correlation by Pitla et al. However, at the region near pseudo-critical temperature. the experiments indicate higher values than the Pitla et al. correlation. Therefore. various experiments in the inclined helical coil tubes have to be conducted and it is necessary to develop the reliable and accurate prediction determining the heat transfer and pressure drop of $CO_2$ in the inclined helical coil tubes.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.14-14
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• 1999

비활성 가스제너레이터는 가스터빈 추진기관 및 기타 열기관을 이용하여 연소가 되지 않는 저온의 공기를 생산하는 기계장치를 말하며 이러한 저온의 비활성 기체를 화재 지역에 분사하는 경우 기존의 소방수를 이용한 화재 진압방식보다 매우 효율적으로 화재진압에 사용되어 질 수 있다. 일반적으로 민항기 등의 가스터빈 추진 기관에서 배기되는 기체내에는 터빈입구온도(TIT : Turbine Inlet Temperature)및 초과공기지수(Excess Air Coefficient)에 따라 다르게 나타나지만 TIT가 1500$^{\circ}$K인 경우 약 13-14%정도의 산소가 잔존하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 가스터빈 및 열교환 시스템 그리고 터빈 1단 등의 시스템 조합율을 통하여 대기 중의 기체의 온도를 영하 2$0^{\circ}C$ 및 산소함유량을 약 5%수준까지 낮춤으로서 이를 대형 화재 진압에 사용하기 위한 연구이다. 비활성 가스제너레이터에 사용하는 연료로는 Kerosene 및 CNG(Compressed Natural Gas)등이 사용될 수 있으며, 유량이 8.1kg/sec인 터보축 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 18750㎥ 부피의 비활성기체를 생산하는데 Kerosene 연료가 약 1톤(200＄ 이하)이 필요한 것으로 계산되며 이에 소요되는 시간도 약 52분에 지나지 않는 것으로 계산되었다. 만일 50kg/sec의 보다 큰 가스터빈 엔진을 사용하는 경우 약 9분 정도가 필요한 것으로 계산되었다. 사용되는 가스터빈은 압축비가 15, 열교환기의 효율이 $\varepsilon$=0. 그리고 최종 터빈 1단의 팽창비가 1.25가 적합한 것으로 계산된다. 연구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.3
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• pp.229-235
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• 2011

This research aims todevelopa compression/absorption hybrid heat pump system using an $NH_3/H_2O$ as working fluid.The heatpump cycle is based on a combination of compression and absorption cycles. The cycle consists of two-stage compressors, absorbers, a desorber, a desuperheater, solution heat exchangers, a solution pump, a rectifier, and a liquid/vapor separator. The compression/absorption hybrid heat pump was designed to produce hot water above $90^{\circ}C$ using high-temperature glide during a two-phase heat transfer. Distinct characteristics of the nonlinear temperature profile should be considered to maximize the performance of the absorber. In this study, the performance of the absorber was investigated depending on the capacity, shape, and arrangementof the plate heat exchangers with regard tothe concentration and distribution at the inlet of the absorber.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.11
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• pp.991-998
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• 2010

The effect of increasing the elevation of an IHX (intermediate heat exchanger) on the transient performance of the KALIMER-600 reactor pool during the early phase of a loss of normal heat sink accident was investigated. Three reactors equipped with IHXs that were elevated to different heights were designed, and the thermal-hydraulic analyses were carried out for the steady and transient state by using the COMMIX-1AR/P code. In order to analyze the effects of the elevation of an IHX between reactors, various thermal-hydraulic properties such as mass flow rate, core peak temperature, RmfQ (ratio of mass flow over Q) and initiation time of decay heat removal via DHX (decay heat exchanger) were evaluated. It was found that with an increase in the IHX elevation, the circulation flow rate increases and a steep rise in the core peak temperature under the same coastdown flow condition is prevented without a delay in the initiation of the second stage of cooling. The available coastdown flow range in the reactor could be increased by increasing the elevation of the IHX.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.30 no.4
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• pp.93-99
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• 2014

Use of geothermal energy has been increased for its economical application and environmentally friendly utilization. Particularly, for energy piles, a spiral coil type ground heat exchanger (GHE) is more preferred than line type GHEs such as U and W shaped GHEs. A PHC energy pile with spiral coil type GHE was installed in an area of partially saturated dredged soil deposit, and a thermal response test (TRT) was conducted for 240 hours under a continuous operation condition. Besides, remolded soil samples from different layers were collected in the field, and soil specimens were reconstructed according to the field ground condition. Non-steady state probe methods were conducted in the lab, and ground thermal conductivity and thermal diffusivity were measured for the different soil layers. An equivalent ground thermal conductivity was calculated from the lab test results and it was compared with the field TRT result. The difference was less than 5%, which advocates the use of an equivalent ground thermal conductivity for the multi-layered ground. Furthermore, this paper also represents an equivalent ground thermal diffusivity evaluation method which is another very important design parameter.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.40 no.6
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• pp.476-483
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• 2016

An organic Rankine cycle for ocean thermal energy conversion system is a generating cycle using the temperature difference between surface water and deep water of the ocean. The working fluid is an important factor in the thermodynamic performance of an organic Rankine cycle. There is pinch point analysis as thermodynamic analysis of an organic Rankine cycle. This study performed a thermodynamic performance analysis according to variation in the pinch point temperature difference in heat exchangers and variation of outlet temperature of heat source and heat sink. It analyzed the thermodynamic performance by applying seven types of simple working fluids in a simple Rankine cycle for ocean thermal energy conversion that was designed according to pinch point analysis. As a result of the performance analysis, cycle irreversibility and total exergy destruction factor more decreased, and second law efficiency more increased in the lower pinch point temperature difference and temperature variation of heat source and heat sink in heat exchangers. In addition, the irreversibility changed greatly at a point that occurred in the thermodynamic variation. Among the selected working fluids, RE245fa2 showed the best thermodynamic performance, and the performance of all working fluids was observed to be similar. It needs a strict theoretical basis about diverse factors with thermodynamic performances in selecting heat exchangers and working fluids.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.5
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• pp.3006-3013
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• 2015

Flat tube heat exchangers can improve the thermal performance significantly compared with round tube heat exchangers. For proper design of flat tube heat exchangers, one should know the tubeside heat transfer coefficients. In this study, convective boiling heat transfer coefficients of R-410A were obtained in a flat extruded aluminum tube with $D_h=1.41mm$. The test range covered mass flux from 200 to $600kg/m^2s$, heat flux from 5 to $15kW/m^2$ and saturation temperature from $5^{\circ}C$ to $15^{\circ}C$. The heat transfer coefficient curve shows a decreasing trend after a certain quality(critical quality). The critical quality decreases as the heat flux increases, and as the mass flux decreases. The early dryout at a high heat flux results in a unique 'cross-over' of the heat transfer coefficient curves. The heat transfer coefficient increases as the mass flux increases. At a low quality region, however, the effect of mass flux is not prominent. The heat transfer coefficient increases as the saturation temperature increases. The effect of saturation temperature, however, diminishes as the heat flux decreases. Both the Shah and the Kaew-On et al. correlations reasonably predicted the present data.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.4
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• pp.15-20
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• 2017

Currently, residential air conditioners operate as a heat pump during winter. In this case, the outdoor heat exchanger acts as an evaporator obtaining heat from cold air. On the other hand, it acts as a condenser during summer transferring heat to hot air. The outdoor temperature changes significantly from high to low. Generally, the air-side j and f factors are obtained at a standard outdoor temperature. Therefore, the applicability of the j and f factors under different outdoor conditions needs to be checked. In this study, tests were conducted for a two-row louver finned heat exchanger changing the outdoor temperature to subzero. The effects of the tube-side brine flow rate were also checked. The results showed that air-side j and f factors were essentially constant and independent of the outdoor temperature, suggesting that an extension of j and f factors obtained under standard conditions to a low outdoor temperature is acceptable. All j and f factors agreed within 9% and 3%, respectively. Tests were also conducted by changing the coolant flow rate. Both the j and f factors did not change according to the flow rate, suggesting that the tube-side heat transfer correlation is acceptable.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.8 no.3
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• pp.37-45
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• 1986

열교환기의 확장 표면이 2가지 또는 3가지의 서로 다른 재질들로써 구성되는 경우, 직선 및 환상 의 Composit Fin Assembly에서 구성 재질들의 열전도율들이 각 Assembly 에서의 온도 분포와 열유동량에 미치는 영향을 조사하였다. Composite Fin Assembly에서의 온도 분포를 구하기 위 하여 유한 요소법을 사용하여 수치 계산하였다. Composite Fin Assembly를 구성하는 재료들의 열전도율들이 열유동량에 미치는 효과는 상당히 크며, 따라서 확장 표면의 설계 계산에 있어서 이러한 효과들을 필수적으로 고려하여야 함이 밝혀졌다.