위성시스템 소형화, 탑재체 수용증대, 발사비용절감, 탐사임무 효율화 등의 요구로 인하여, 위성 설계에 있어 경량화는 오랜 기간 진행되어온 연구 주제였다. 이러한 연구결과로서, 위성 구조체를 복합재료로 대신하기 위한 구조 경량화 연구와 적용이 성과를 거두었으며, 현재 위성체 프레임이나 전개형 안테나, 광학구조물 등에 경량 탄소섬유 강화 복합재료의 적용은 보편화되어 있다. 한편, 위성시스템에서 전력, 통신, 명령/데이터처리, 자세제어 및 관측기기의 각종 전자장비를 보호하는 하우징 구조물에는 여전히 금속재료가 광범하게 적용되고 있다. 특히, 알루미늄 합금은 하우징 재료로 널리 사용되는데, 강도, 강성, 열전달, 우주방사, 전기전도도 및 EMI 차폐특성과 더불어 가공성이 우수하다는 장점을 지닌 반면에, 금속재료로서 중량이 상당하여 위성 경량화 관점에서는 한계를 갖게 하는 단점이 있다. 전자장비에 부여된 전자기능 측면에서 보면, 하우징은 기생 구조물로서, 경량으로 제공될수록 전자장비 전체 무게에서 전자유닛만의 무게가 차지하는 전기전자기능비가 향상되고 위성 경량화에 크게 기여할 수 있다. 구조 경량화를 위하여 전자장비 하우징을 경량 복합재로 대체하여 설계 및 제작하였으며, 복합재 하우징의 강도, 강성, 열전달, 우주방사, 전기전도도 및 EMI 차폐를 검증할 수 있는 방법에 대하여 검토하였다.
A new surface shape of an internal cooling passage which largely reduces the pressure drop and enhances the surface heat transfer is proposed in the present study. The surface shape of the cooling passage is consisted of the concave dimple and the riblet inside the dimple which is protruded along the stream-wise direction. Direct Numerical Simulation (DNS) for the fully developed turbulent flow and thermal fields in the cooling passage is conducted. The Numerical simulations for the 5 different surface shapes are conducted at the Reynolds number of 2800 based on the mean bulk velocity and channel height and Prandtl number of 0.71. The driving pressure gradient is adjusted to keep a constant mass flow rate in the x direction. The thermo-aerodynamic performance for the 5 different cases used in the present study was assessed in terms of the drag, Nusselt number, Fanning friction factor, Volume and Area goodness factor in the cooling passage. The value of maximum ratio of drag reduction is -22.86 [%], and the value of maximum ratio of Nusselt number augmentation is 7.05 [%] when the riblet angle is $60^{\circ}$ (Case5). The remarkable point is that the ratio of Nusselt number augmentation has the positive value for the surface shapes which have over $45^{\circ}$ of the riblet angle. The maximum Volume and Area goodness factor are obtained when the riblet angle is $60^{\circ}$ (Case5).
가스터빈 블레이드의 핀-휜 배열의 냉각 성능을 향상시키기 위하여 분절핀을 설치하여 효과를 분석하였다. 분절핀의 위치에 따른 유동 및 열전달 특성 변화를 수치해석을 통해 분석하였다. 분절핀이 설치되지 않은 엇갈림 핀-휜 배열인 기존형상 와 분절핀이 X2/Dp=1.25 간격 떨어진 분절핀적용형상 1과 X3/Dp=1.75 간격 떨어진 분절핀적용형상 2 를 비교하였다. 해석 결과 분절핀의 설치로 인해 핀-휜 배열 전단부에서 발생하는 말발굽와류의 세기가 강화되는 것을 확인하였다. 또한 핀-휜 배열 후단부에서 발생하는 멤돌이 와류의 세기가 약해지는 것을 확인하였다. 이로 인해 바닥면의 열전달 분포가 크게 상승하는 것을 확인 하였다. 반면 분절핀의 설치로 인해 압력손실은 증가하였으나, 열성능계수는 분절핀 적용형상 2 에서 최대 23.8% 가량 증가하는 것을 확인하였다. 이를 통해 향후 가스터빈 핀-휜 냉각 유로 설계 시 분절핀을 설치하면 냉각 성능이 증대 될 것으로 판단된다.
소나무 톱밥보드로 제조된 우드세라믹에 전선을 연결하여 목재 틀과 콘크리트 블록 속에 넣고 통전하여 강화마루판과 합판마루판의 표면온도 상승과 하강변화를 조사 하여 우드세라믹을 온돌마루판 하부소재로 이용할수 있는 가능성을 검토하였다. 통전시간 60분 후 마루판의 표면온도와 처음 시작온도 차이는 강화마루판이 크게 나타나 합판마루판보다 열전달이 빠름을 알 수 있었다. 목재 틀에서 우드세라믹 표면설정온도가 $70^{\circ}C$와 $80^{\circ}C$일 때 60분 후 강화마루판의 표면온도는 각각 $37.8^{\circ}C$와 $39.4^{\circ}C$로 높게 나타나 열전달이 우수하였다. 각 우드세라믹 표면설정온도별 처음 시작온도와 30분후의 표면온도 하강차이는 목재 틀이 콘크리트 블록보다, 강화마루판이 합판마루판보다 커서 온도하강이 빠름을 알 수 있었다. 우드세라믹 자체의 표면온도 하강은 목재 틀보다 콘크리트 블럭에서 하강속도가 빨랐으며, 마루판의 하강속도가 우드세라믹의 하강속도보다 느려 마루판이 오랜 시간 열을 유지하고 있음을 알 수 있었다.
The object of this experiment is comparing heat transfer performance and pressure drop characteristics by baffle cut rate, fluid velocity and heating temperature. Experiments were carried out in cross flow heat exchanger with water as a working fluid. In this experiment, baffle cut rate is 30%, 40%, 50%, velocity is 0.5m/s, 1.0m/s, 1.5m/s, and heating temperature is $30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$. An experimental device to measure the heat transfer coefficient was constructed. The experimental result were obtained for the fully developed turbulent flow of water in tube on the condition of uniform heat flux.
A new surface shape of an internal cooling passage which largely reduces the pressure drop and enhances the surface heat transfer is proposed in the present study. The surface shape of the cooling passage is consisted of the concave dimple and the riblet inside the dimple which is protruded along the stream-wise direction. Direct Numerical Simulation (DNS) for the fully developed turbulent flow and thermal fields in the cooling passage is conducted. The numerical simulations for five different surface shapes are conducted at the Reynolds number of 2800 based on the mean bulk velocity and channel height and Prandtl number of 0.71. The driving pressure gradient is adjusted to keep a constant mass flow rate in the x direction. The thermoaerodynamic performance for five different cases used in the present study was assessed in terms of the drag, Nusselt number, Fanning friction factor, volume and area goodness factor in the cooling passage. The value of maximum ratio of drag reduction is -22.86 %, and the value of maximum ratio of Nusselt number augmentation is 7.05% when the riblet angle is $60^{\circ}$. The remarkable point is that the ratio of Nusselt number augmentation has the positive value for the surface shapes which have over $45^{\circ}$ of the riblet angle. The maximum volume and area goodness factors are obtained when the riblet angle is $60^{\circ}$.
탄소섬유강화플라스틱(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)용기의 외부에 화재가 발생할 경우 함침된 수지(Resin)가 탄화되면서 자체 강도가 약화되고 충전된 가스가 외부 온도 상승에 따라 압력 상승이 발생하여 용기의 폭발로 이어지는 사고가 발생할 개연성이 높다. 화염 노출조건에서 복합재료 용기의 폭발을 방지하기 위하여 용기용 밸브에 내장된 온도감응식 압력안전장치(TPRD:Thermally activated Pressure Relief Device) 작동 성능을 검증하기 위한 방법으로 화염실험(Bonfire test)를 실시하고 있으나, 개방 공간에서 실시되는 이 실험은 표면 온도 변화가 매우 크게 발생하여 실험에 대한 재현성(Reproducibility)에 의문이 제기되고 있다. 따라서, 표면 온도를 일정하게 유지하기 위한 실험 방법의 개선이 필요하다. 본 연구에서는 경유+heptane을 이용한 전체 화염에 노출되는 경우와, 천연가스를 이용한 단일화염에 노출되는 경우의 실험 결과 비교를 통하여 화염 노출 표면 온도를 일정하게 유지하기 위한 가열 방법의 타당성을 검토하였다. 또한, 복합재료 라이너(Liner)의 온도 변화 비교를 통하여 집중화염 노출 조건에서 열전달 특성을 알아보았다.
This study investigates the pressure drop and heat transfer characteristics of heat exchanger according to the combination of fin configuration and fin pitch of each row by the similitude experiments with the finned-tube geometry scaled as large as four times Finned-tube heat exchanger has 2 rows, and fin geometry consists of two cases, louver-louver and louver-slit. Fin pitch is varied with three types in each case, 6-6 mm, 8-8 mm and 8-6 mm. Results show that total heat transfer can be occurred evenly at each row by varying the fin pitch of 1st row and 2nd row. Heat transfer rate and pressure drop characteristics change according to the combination for fin geometry and fin pitch.
The objective of this work was to investigate the mechanism of heat transfer in hot-pressing process for MDF manufacturing by reference study. Firstly, general heat transfer theory was studied. The numerical analysis of heat transfer in hot-pressing process was studied on temperature profile, moisture profile, physical properties between moisture and board. The mechanism of heat and moisture transfer inside of board was analyzed by conduction, convection, radiation and diffusion of bound water in wood cell walls. Especially, the change of core temperature as hot press time was important factor to setup hot-pressing schedule in MDF manufacturing.
The evaporation heat transfer and pressure drop of $CO_2$ in a small diameter tube was investigated experimentally. The experiments were conducted without oil in a closed refrigerant loop which was driven by a magnetic gear pump. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and evaporator(test section). The test section was made of a horizontal stainless steel tube with the inner diameter of 4.57 mm, and length of 4 m. The experiments were conducted at mass flux of 200 to 700 $kg/m^2s$, saturation temperature of $0^{\circ}C$ to $20^{\circ}C$, and heat flux of 10 to 20 $kW/m^2$ . The test results showed the evaporation heat transfer of $CO_2$ has great effect on more nucleate boiling than convective boiling. The evaporation heat transfer coefficients of $CO_2$ are highly dependent on the vapor quality, heat flux and saturation temperature. The evaporation pressure drop of C02 are highly dependent on the mass flux. In comparison with test results and existing correlations, correlations failed to predict the evaporation heat transfer coefficient and pressure drop of $CO_2$, therefore, it is necessary to develop reliable and accurate predictions determining the evaporation heat transfer coefficient and friction pressure drop of $CO_2$ in a horizontal tube.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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