• 제목/요약/키워드: 열확산자

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유한요소법과 전계-열전자 방출 모델에 의한 절연유체 내 공간전하 전파해석 (Analysis of Space Charge Propagation in a Dielectric Liquid Employing Field-Thermal Electron Emission Model and Finite Element Method)

  • 이호영;이세희
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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    • pp.1406_1407
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    • 2009
  • Fowler-Nordheim의 전자 방출과 열전자 방출 메카니즘을 이용하여 절연유체 내 전계에 의한 도체의 음극에서 전자 방출현상과 열에 의한 열전자 방출현상을 고려하고 유한요소법(Finite Element Method)을 이용하여 해석하였다. 절연유체 내 공간전하에 대한 해석기법으로 푸아송 방정식, 양이온, 음이온, 전자에 대한 전하연속 방정식, 온도에 대한 열 확산 방정식으로 이루어진 5개의 지배방정식에 Fowler-Nordheim의 전계 방출과 Richardson-Dushman의 열전자 방출을 경계조건으로 부여하였다. 단자 전류는 유한요소법과 잘 부합하는 에너지법으로 계산되었다. 쌍 곡선형 PDE의 공간전하 전파에 대한 지배 방정식은 일반적으로 수치적인 불안정성을 가지므로 인공 확산 항을 고려하여 이를 해결하였다. 제안된 해석법은 세 개의 캐리어를 가진 x-y 좌표축의 2차원 평판 모델에 적용하여 그 유효성을 확인하였다.

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Eyring-Halsey 모델의 유동파라메타로부터 열역학 성질과 자체 확산 (Thermodynamic Properties and Self Diffusions from Rheological Parameters of Eyring-Halsey Model)

  • 김남정
    • 대한화학회지
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    • 제58권3호
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    • pp.251-257
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    • 2014
  • Poly(methyl acrylate)-poly(acrylonitrile) 공중합체의 응력완화 실험은 용매기를 부착한 인장 시험기를 사용하여 여러 온도의 공기 중, 증류수 용액에서 실행하였다. Eyring-Halsey 모델의 이론적인 응력완화식에 응력완화 실험 결과를 적용하여 여러 가지 유동 파라메타를 계산하였다. 비결정성 영역에서의 유동단위의 고찰을 위하여 유동 파라메타와 결정크기로부터 섬유고분자 물질의 자체확산, 홀 부피, 점성, 열역학파라메타 등을 계산하였다. 이들 시료의 유동 파라메타는 유동 단위의 홀부피, 자체확산, 유동 열역학 파라메타와 직접적인 연관을 갖는 것으로 규명되었다.

용매 환경에서의 폴리아미드 고분자 재료의 자체확산과 유변학적인 특성 (Self Diffusions and Rheological Properties of Polyamide Polymer Materials in Various Solvents)

  • 김남정
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.1050-1059
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    • 2019
  • 비결정성 영역에서의 유동단위의 고찰을 위하여 유동 파라메타와 결정크기로부터 폴리아미드 섬유고분자 물질의 자체확산, 홀 부피, 유동 열역학 파라메타 등을 계산하였다. 폴리아미드 섬유의 응력완화 실험은 용매기를 부착한 인장 시험기를 사용하여 여러 온도의 공기, 증류수, 산, 염기 용액에서 실행하였다. REM 모델의 이론적인 응력완화 식에 응력완화 실험 결과를 적용하여 여러 가지 유동 파라메타를 계산하였다. 이들 시료의 유동 파라메타는 완화 스펙트럼, 자체확산, 점도 및 유동 활성화 에너지와 직접적인 연관을 갖는 것으로 규명되었다.

열영동 포집 방법을 이용한 층류 확산 화염내의 매연입자 크기측정 (Soot Size Measurement in a Laminar Diffusion Flame Using Thermophoretic Sampling Technique)

  • 전지호;김상수
    • 대한기계학회논문집
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    • 제15권5호
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    • pp.1697-1705
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    • 1991
  • 본 연구에서는 층류 확산화염내의 매연 분포에 관하여 좀 더 명확히 알아보고 자 화염의 높이방향 뿐만이 아니라 반경 방향으로도 매연을 열영동 포집하여 보았다. 한편, 화염 내에 삽입되는 Fig.1(a)와 같은 프로브에 매연 입자들이 열영동 현상에 의 하여 포집되려면 순간적인 돈도 구배가 필요하다. 따라서 화염내에서의 프로브 체류 시간을 조절할 수 있도록 Fig.1(b)와 같은 공압 장치(pneumatic device)를 만들어 실 험했다.

다중물리해석기법에 의한 이온의 해리 및 열특성을 고려한 유전체의 방전해석 (Discharge Analysis in Dielectric Media Considering Ionic Dissociation And Thermal Characteristics Employing Multiphysics Analyzing Technique)

  • 이호영;이세희
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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    • pp.1584-1585
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    • 2011
  • 분자의 전리(ionization)작용과 이온의 해리(dissociation)작용에 의한 유전체 내 방전해석을 위해서 전자, 양이온, 음이온의 생성과 소멸, 전자부착, 재결합 과정을 포함한 전하연속방정식, 전계에 의한 푸아송 방정식, 유전체 온도에 관한 열확산 방정식을 결합하여 해석하였다. 전계 방출 조건과 열전자 방출 조건이 경계조건으로 부여되었고 에너지 최소화 정류조건을 따르는 유한요소법(finite element method)을 이용하여 해석하였다. 비교적 작은 값을 가지는 확산성을 무시하고 대류성에 역점을 두어 발생하는 수치적 불안정은 인공확산항(artificial diffusion technique)을 도입하여 안정화하였다. 본 논문에서는 IEC standard 60897의 표준규격에 따른 2차원 축대칭 침-구 전극에 적용하여 제안된 다중물리해석기법의 타당성을 입증하였다.

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고분자 소재에서 흡습 특성의 평가 (Evaluation of Moisture Sorption Characteristics in Polymer Material)

  • 박희진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권11호
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    • pp.1297-1303
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    • 2012
  • 본 논문에서는 PET(Polyethylene Terephthalate)와 같은 박막 형태의 고분자 소재에서 수분 확산을 특성화 하기 위한 표준 과정을 열 중량법을 사용하여 제시하고 소재의 흡습 물성을 정량적으로 얻었다. 온도 및 습도에 대한 흡습 물성들의 영향을 조사하기 위해 아레니우스(Arrhenius) 식에 따른 PET 필름의 용해성과 확산성을 특성화 하였다. Fickian 확산에 기반한 박막 소재의 수분 투과성을 구하여 열중량법에서 얻은 흡습 물성의 타당성을 토론하였다. 고분자 소재가 금속과 같은 무기물과 다층 경계면을 가지는 경우 농도에 의존적인 비선형 수분 확산성의 특성을 실험적으로 조사하였고 Non-Fickian 모델에 따른 비선형 확산 특성을 수치적으로 정량화 하였다. 얻어진 흡습 물성들에 기반한 Fickian/Non-Fickian 모델에 대해 수치적으로 비교 및 토론 하였다.

기판의 열확산에 의한 3차원 공랭모듈로부터의 열전달촉진에 관한 연구 (Enhancement of Heat Transfer from an Air-Cooled 3-Dimensional Module by means of Heat Spreading in the Board)

  • 박상희;홍택
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제26권7호
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    • pp.1022-1030
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    • 2002
  • The experiments were performed with a $31{\times}31{\times}7mm^3$ simulated 3-dimensional module on the thermal conductive board of a parallel plate channel. The convective thermal conductance for the path from the module surface directly to airflow and conjugate thermal conductance for the path leading from the module to the floor by way of a module support, then, to the airflow were determined with several combinations of module-support-construction(210, 0.32, 0.021 K/W)/floor-material(398, 0.236W/mK) and channel height(15-30mm). As the result, it was found that the conjugate thermal conductance and the temperature distribution around the module depend on the thermal resistance of the module support, and the channel height. These configurations were designed to investigate on the feasibility of using the substrate as an effective heat spreader in the forced convective air-cooling of surface mounted heat source. The experimental results were discussed in the light of interactive nature of heat transfer through two paths, one directed from the module to the airflow and the other via the module support and the floor to the air.

고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응 열생성에 의한 열전달특성 (Heat Transfer by Heat Generation in Electrochemical Reaction of PEMFC)

  • 한상석;이필형;이재영;박창수;황상순
    • 전기화학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.273-283
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    • 2008
  • 고분자 전해질 연료전지의 구성요소인 기체 확산층(Gas Diffusion Layer)은 반응물을 채널에서 MEA로 전달하며 동시에 생성물을 MEA에서 채널로 전달하는 역할을 한다. 기체 확산층의 기체 투과도가 클수록 기체 확산층을 통과하는 반응기체의 양이 증가하여 고분자전해질 연료전지 성능이 향상되며 물질전달과 함께 열전달이 이루어지기 때문에 생성열에 의한 MEA의 온도상승을 억제해준다. 본 연구에서는 기체 확산층의 기체투과도를 달리하여 전기화학 반응과 열 생성을 고려한 3차원 수치해석 모델을 통해 동일 반응면적을 가지는 직선형 채널과 곡사형 채널에 대해 열전달 및 물질전달 특성을 분석하였다. 수치해석 결과 직선형 채널의 경우 곡사형 채널에 비해 기체 확산층의 기체투과도에 따른 성능 변화가 크지 않았다. 이러한 이유는 직선형 채널에서 주된 물질전달은 확산에 의해 이뤄지기 때문이다. 곡사형 채널의 경우 기체투과도가 높을수록 대류에 의한 물질전달로 원활한 물질전달이 이뤄졌기 때문에 연료전지 성능이 증가 되었으며 원활한 물질전달이 열전달을 촉진하여 MEA의 온도를 낮추었다. 또한 곡사형 채널에서는 기체투과도가 작아질수록 확산에 의한 물질 및 열전달 특성을 보여주었다.

실리카 다공체에 의한 발광다이오드 백라이트 유닛용 폴리카보네이트계 확산판의 광학 및 열-기계적 물성의 향상 연구 (Improvement of Optical and Thermo-mechanical Properties of Polycarbonate-based Diffusers for LED Backlight Unit by Incorporation of Porous Silica Particles)

  • 김효진;김동원;김성우
    • 폴리머
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    • 제36권6호
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    • pp.761-767
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    • 2012
  • 본 연구에서는 압출 컴파운딩 공정 및 압축 성형 공정을 이용하여 직하형 LED backlight unit(BLU)용 PC계 확산판을 제조하였다. 광 확산제로 무기 실리카 다공체의 적용을 시도하였으며, 제조된 확산판의 광학 및 열적, 기계적 물성의 변화를 조사하였다. 모폴로지 관찰을 통하여 광 확산제가 압출 공정 중 발생된 높은 전단응력에 의하여 PC 매트릭스 상에서 응집 현상 없이 균일하게 분산되었음을 확인하였다. 실리카 다공체를 보조 확산제로 첨가한 경우 확산판의 위치 및 시야각에 따른 휘도 균일도가 순수 아크릴 비드만을 첨가한 경우에 비해 뚜렷하게 향상되었으며, 반면에 절대휘도의 감소 정도는 매우 낮은 것으로 나타났다. 또한 첨가된 실리카 다공체는 확산판의 열 및 기계적 성질의 개선에도 기여하였다.

아트리움의 Ceiling Jet 온도 예측 모델 비교

  • 김운형;김종훈;이수경
    • 한국산업안전학회:학술대회논문집
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    • 한국안전학회 2000년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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    • pp.144-149
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    • 2000
  • 최근에 국내에서도 대형 쇼핑 몰이나 건축물에 부속된 아트리움 등 대형공간을 도입한 건축물이 점차 증가하고 있다. 따라서 건물 방화 설계자는 화재시 공간의 특성에 따른 열과 연기의 확산과 이동에 관한 정량적인 해석이 필요하지만 국내에서는 아직 이에 대한 관련 규정이 미비한 실정이다. 대형 공간의 공학적인 해석은 크게 실험을 통하여 제시되는 계산공식을 이용하거나 대상 공간의 화재 조건을 예측하는 컴퓨터 모델을 이용할 수 있다. 외국의 경우, 미국의 NFPA 92B는 이러한 공간에 대한 제연 시스템에 적용하는 공식과 계산식을 제시하고 있으며 이를 통하여 연기나 열 감지기의 작동시간, 연기 발생비율, 연기 층의 하강을 제어하기 위한 배기량 등을 계산할 수 있다. (중략)

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