• 제목/요약/키워드: 열전도도 해석

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MCFC 프리컨버터 촉매의 열전도특성과 연료전환율 해석 (NUMERICAL STUDY OF HEAT TRANSFER AND FUEL CONVERSION FOR MCFC'S PRECONVERTER)

  • 변도현;손창현
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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    • pp.112-116
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    • 2011
  • In this paper, a preconverter of MCFC for an emergence electric power supplier is numerically simulated to increase the hydrogen production from natural gas (methane). Commercial code is used to simulated the porous catalyst with user subroutine to model three dominant chemical reactions which are Stream Reforming(SR), Water-Gas Shift(WGS), and Direct Stram Reforming(DSR). To get 10% fuel conversion rate in preconverter. the required external heat flux is supplied from outer wall of preconverter. The calculated results show that very nonuniform temperature distribution and chemical reaction happen near the wall of preconverter. These phenomena can be explained by the low heat conductivity of porous catalyst and the endothermic reforming reaction.

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디스크 로터의 형상에 따른 차량용 브레이크 시스템의 성능 연구

  • 최동권;조황기;김윤호;유수환;황선필
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제6회(2017년)
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    • pp.351-357
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    • 2017
  • 차량용 브레이크의 성능은 브레이크 디스크 로터의 냉각 성능과 밀접한 관련이 있다. 냉각 성능 향상을 위해 디스크 로터에 구멍을 뚫거나 홈을 깎아내어 열 전달면을 극대화 시키거나 열 전도도가 높은 재료에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 각각 형상이 다른 디스크 브레이크 시스템의 방열 및 제동 성능, 패드 압력에 대한 응력을 분석하고 온도장 근사 및 열전도 해석 프로그램(Heat_transfer, KAIST, EDISON)과 Elastic-Plastic Analysis SW(CSD_EPLAST, 서울과학기술대학교, EDISON) 및 ABAQUS를 이용해 각각의 냉각 성능 및 응력 분포를 비교 분석한다.

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열전도에 의해 지배되는 이성분혼합물의 응고문제에 대한 해석해 (Analytical solution to the conduction-dominated solidification of a binary mixture)

  • 정재동;유호선;노승탁;이준식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제20권11호
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    • pp.3655-3665
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    • 1996
  • An analytical solution is presented for the conduction-dominated solidification of a binary mixture in a semi-infinite medium. The present approach differs from that of other solution by these four characteristics. (1) Solid fraction is determined from the phase diagram, (2) thermophysical properties in mushy zone are weighted according to the local solid fraction, (3) non-equilibrium solidification can be simulated and (4) the cooling condition of under-eutectic temperature can be simulated. Up to now, almost all analyses are based on the assumption of constant properties in mushy zone and solid fraction linearly with temperature or length. The validation for these assumptions, however, shows that serious error is found except some special cases. The influence of microscopic model on the macroscopic temperature profile is very small and can be ignored. But the solid fraction and average solid concentration which directly influence the quality of materials are drastically changed by the microscopic models. An approximate solution using the method of weighted residuals is also introduced and shows good agreement with the analytical solution. All calculations are performed for NH$_{4}$Cl-H$_{2}$O and Al-Cu system.

자연대류 영향을 고려한 상변화 열에너지 저장장치의 열전도향상에 관한 수치적 연구 (Numerical Study on Enhanced Heat Conduction of Phase-Change Thermal Energy Storage Devices in The Presence of Natural Convection)

  • Chung, Hong-Chul
    • 한국안전학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.207-212
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    • 1993
  • 상변화 에너지 저장장치는 변동하는 액체-고체 상접합면과 자연대류의 존재에 기인한 비선형성 때문에 해석적으로 분석하기가 어렵다. 핀(fin) 형태의 상변화 에너지 저장장치를 준선형화 시켜 열전달을 수치적으로 해석하여 실험 데이타와 비교 검증하였다. 대칭형 수평 핀에 대하여 준선형, 비정상의 얇은 2차원적 모델을 세우고 유한체적방법(FVM)에 의해 시간의 함수로 융해된 상변화물질의 비율과 액체-고체 상접합면의 형상을 예측하였다. 유한체적방법(FVM)에 의한 결과는 실험결과와 비교적 잘 일치하였다. 벽과 융해점 사이의 온도차가 클수록 융해된 상변화물질의 비율은 증가하였으며 대류항을 포함하는 경우가 없는 경우보다 실험결과에 더 가까운 해를 얻을 수 있었다.

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급속응고법에 의한 $Bi_2Te_3$계 N형반도체 열전재료의 압출 다이각 변화에 따른 열전특성 (Thermoelectric Properties of Rapidly Solidified and extruded N-type $Bi_2Te_{2.85}Se_{0.15}$ alloy with extrusion die angle)

  • 권동진;홍순직;손현택;천병선;이윤석
    • 한국분말야금학회:학술대회논문집
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    • 한국분말야금학회 2001년도 추계학술강연 및 발표대회
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    • pp.29-29
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    • 2001
  • 열전재료는 열전현상을 가지고 있어 열전발전과 열선냉각이 가능하기 때분에 해저용, 우주용, 군사용의 특수 전원으로 이미 실용화되어있고, 반도체, 레이저 다이오드, 적외선 검출소자 등의 냉각기로 쓰여지고 있어 많은 연구자들이 이들 재료에 대한 연구에 관을 갖고 열전특성을 향상시키기 위하여 많은 연구를 진행하고 있다 이들 열전재료는 사용 온도구역에 따라 3종류로 구분하고 있으며, 실온부근의 저온 영역(20$0^{\circ}C$)이하에서는 $Bi_2Te_3$계 재료, 중온영역(20$0^{\circ}C$~50$0^{\circ}C$)에서sms (Pb,Ge) Te계 재료, 고온영역(50$0^{\circ}C$~lOoo$^{\circ}C$)에서는 Si-Ge계 Fe Si계 재료가 이용되고 있다. 본 연구에서는 실온에서 성능지수가 높은 Bi_2(Te,Se)_3$에 대한 연구를 진행하였다. Bi_2(Te,Se)_3$계 열전재료는 기존의 공법인 Zone melting법을 이용하는 경우 성능지수가 높으나, 단위정이 Rhombohedral 구조파 기저면(basal plane)에 벽개성이 있는 관계로 재료의 적지 않은 손실과 가공상의 어려움이 있다. 또한 사료전체에 걸쳐 화학적으로 균질한 고용체를 얻는 것도 어려운 문제점으보 부각되고 있디 따라서 이와같은 문제점을 보완하기 위하여 용질원자의 편석감소, 고용도의 증가, 균일 고용체 형성, 결정립의 미세화등의 장점이 있는 급속응고법을 본 연구에 응용하였다. 본 연구에서는 위에서와 같은 급속응고의 장점과 대량 가공이 능늪한 연간압출공정을 이용하여 제조된 분말을 성형화 하였다. 특히 열간압출 가공에 있어서 압축다이 각 변화는 재료의 소성유동에 매우 중요한 역하을 하게되며, 이와 갇은 소성유동은 본 재료의 열전특성에 중요한 영향을 미치는 C 면 배양에 중요한 역할을 한 것으 로 기대된다. 이에 본 연구에서는 압출다이 각도 변화에 따른 미세조직변화와 이들 조직이 강도와 열전특성에 미치는 영향을 석하고자 한다. 압출재의 미세조직은 XRD(X Ray Diffraction), SEM(Scanning Electron Microscopy)으로 분석하였으며, 열전특성인 Seebeck계수($\alpha$)와 전기비저항( $\rho$ )은 열전측정장치로, 기계적 강도는 MTS장비를 이용하여 이루어졌다. 또한 압축다이각도 변화에 따른 결정방위 해석은 모노크로미터가 장착된 X RD장비감 이용하여 분석되었다.

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극저온 시스템의 복사쉴드의 열전달 해석 (Heat Transfer Analysis of the Radiation Shield in Cryogenic Systems)

  • 정은수;장호명;박희찬;양형석
    • 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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    • 제4권1호
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    • pp.124-128
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    • 2002
  • A numerical model to obtain the temperature distribution in a radiation shield of cryogenic systems was proposed. Conformal mapping was used to transform the eccentric physical region of the upper plate to the concentric numerical region. The effects of the thickness of the radiation shield, the emissivities of the vacuum chamber and the radiation shield, and the eccentricity between the centers of the upper plate and the contact area with a cryocooler on the maximum temperature difference in a radiation shield were shown.

현장 열응답 시험과 수치해석을 통한 터널에 적용된 에너지 텍스타일의 열적 거동 연구 (A study on thermal behavior of energy textile by performing in-situ thermal response test and numerical simulation)

  • 이철호;박문서;민선홍;정재형;최항석
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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    • pp.325-335
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    • 2010
  • A new geothermal energy source obtained from a tunnel structure has been studied in this paper. The geothermal energy is extracted through a textile-type ground heat exchanger named "Energy Textile" that is installed between a shotcrete layer and a guided drainage geotexitle. A test bed was constructed in an abandoned railway tunnel to verify the geothermal heat exchanger system performed by the energy textile. To evaluate the applicability of the energy textile, we measured the thermal conductivity of shotcrete and lining samples which were prepared in accordance with a common mixture design. An overall performance of the energy textile installed in the test bed was evaluated by carrying out a series of in-situ thermal response test. In addition, a 3-D finite volume analysis (FLUENT) was adopted to simulate the operation of the ground heat exchanger being encased in the energy textile with the consideration of the effect of the shotcrete and lining thermal conductivity.

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기체확산층의 기공률이 고분자 전해질 연료전지 성능에 미치는 영향에 관한 전산해석 연구 (Numerical Study on the Effects of GDL Porosity on the PEMFC Performance)

  • 김경연;손영준;김민진;이원용
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권12호
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    • pp.1022-1030
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    • 2009
  • Numerical analysis was carried out to investigate the effect of GDL (Gas diffusion layer) porosity on the performance of PEMFC (proton exchange membrane fuel cell). A complete three-dimensional model was chosen for single straight channel geometry including cooling channel. Main emphasis is placed on the heat and mass transfer through the GDL with different porosity. The present numerical results show that at high current densities, the cell voltage is influenced by the GDL porosity while the cell performance is nearly the same at low current densities. At high current densities, low value of GDL porosity results in decrease of the fuel cell performance since the diffusion of reactant gas through GDL becomes slow with decreasing porosity. On the other hand, for high GDL porosity, the effective thermal conductivity becomes low and the heat generated in the cell is not removed rapidly. This causes the temperature of fuel cell to increase and gives rise to dehydration of the membrane, and ultimately increase of the ohmic loss.

사각 전도체가 존재하는 수평 밀폐계 내부의 자연대류 현상에 대한 수치적 연구 (Numerical Simulation of Natural Convection in a Horizontal Enclosure with a Conducting Square Body)

  • 이재룡;하만영
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제29권2호
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    • pp.189-196
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    • 2005
  • The physical model considered here is a horizontal layer of fluid heated below and cold above with a conducting body placed at the center of the layer. The body has dimensionless thermal conductivities to the fluid of 0.1, 1 and 50. Two-dimensional solution for unsteady natural convection is obtained using an accurate and efficient Chebyshev spectral methodology for different Rayleigh numbers. Multi-domain technique is used to handle a square-shaped conducting body. The results for the case of a conducting body are also compared to those of adiabatic and neutral isothermal bodies. When the dimensionless thermal conductivity is 0.1, a pattern of fluid flow and isotherms and the corresponding time-averaged surface Nusselt number are almost the same as the case of an adiabatic body. When the dimensionless thermal conductivity is 50, a pattern of flow and isotherm and the corresponding surface and time-averaged Nusselt number are similar to those of neutral body. The results for the case of dimensionless thermal conductivity of unity are also compared to those of pure natural convection.

발열 전극에 따른 상변화 메모리 소자의 전자장 및 열 해석 (Electromagnetic and Thermal Analysis of Phase Change Memory Device with Heater Electrode)

  • 장낙원;마석범;김홍승
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제31권4호
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    • pp.410-416
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    • 2007
  • PRAM (Phase change random access memory) is one of the most promising candidates for next generation non-volatile memories. However, the high reset current is one major obstacle to develop a high density PRAM. One way of the reset current reduction is to change the heater electrode material. In this paper, to reduce the reset current for phase transition, we have investigated the effect of heater electrode material parameters using finite element analysis. From the simulation. the reset current of PRAM cell is reduced from 2.0 mA to 0.72 mA as the electrical conductivity of heater is decreased from $1.0{\times}10^6\;(1/{\Omega}{\cdot}m$) to $1.0{\times}10^4\;(1/{\Omega}{\cdot}m$). As the thermal conductivity of heater is decreased, the reset current is slightly reduced. But the reset current of PRAM cell is not changed as the specific heat of heater is changed.