• 제목/요약/키워드: 열확산 효과

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고온의 기체 입자 유동으로부터 입자부착 현상에 관한 실험적 연구 (An experimental study of particle deposition from high temperature gas-particle flows)

  • 김상수;김용진
    • 대한기계학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.501-508
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    • 1987
  • 본 연구에서는 입자발생 장치를 유동층(fluidized bed)을 이용하여 만들었고 이것에 의해서 고온의 연소가스속으로 입자가 공급되므로, 종래의 초음파입자 발생기 나 오리피스진동입자 발생기등에서 일어나는 호학반응 및 입자상호간의 응집(coagul- ation)현상등을 되도록 없게 하여 순수한 구형입자에 대한 입자부착 효과를 볼 수 있 게 함으로써, 부착기구의 이해와 해석등을 한층 유리하게 한다. 그리고 공급되는 입 자의 크기의 범위를 직경 0.2$\mu\textrm{m}$~30$\mu\textrm{m}$ 정도로 광범위하게 다루어 비교적 간단하고 잘 정의된 층류 유동에서, (1) 미세입자의 경우 실시간(real time) 레이져 광반사법에 의 한 입자부착률의 온도구배 및 농도에 대한 효과를 실험하고, (2) 입자의 Counting/Si- zing 법에 의하여 입자크기에 따른 열확산 효과 및 관성충돌 효과 등을 볼 수 있게 한 다.

지상 및 미소중력 환경에서 물리적 승화법 공정에 미치는 불순물의 영향 분석: 염화제일수은에 대한 응용성 (Numerical Analysis for Impurity Effects on Diffusive-convection Flow Fields by Physical Vapor Transport under Terrestrial and Microgravity Conditions: Applications to Mercurous Chloride)

  • 김극태;권무현
    • 공업화학
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    • 제27권3호
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    • pp.335-341
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    • 2016
  • 본 연구에서는 지상 및 미소중력환경하에서 물리적 승화법 공정에서의 확산-대류유동에 미치는 불순물의 영향을 이론적으로 $Hg_2Cl_2-I_2$ 시스템에 적용하여 규명하는 것이다. 이론적 해석은 증기상에서 확산-대류 흐름, 열 및 물질전달을 속도 벡터 흐름, 유선, 온도, 농도 분포를 통하여 제시된다. 결정 영역에서의 전체 몰플럭스는 중력가속도와 성분 $I_2$, 불순물에 상당히 민감하게 반응한다. 성분 $I_2$을 증가시켰을 때, 농도 대류효과는 확산-대류 유동흐름을 안정화시키는 경향이 있다. 지상중력가속도의 0.001환경에서는 유동흐름은 1차원포물선의 흐름 구조를 나타내며, 확산지배형태를 보여주고 있다. $10^{-3}$지상중력가속도 이하에서는 대류 영향은 무시할 수 있다.

슬래그 미분말 혼입률에 따른 도로구조물용 고성능 콘크리트의 압축강도 및 촉진 염소이온 확산 특성 (Characteristics of Diffusion Coefficient of High Performance Concrete using GGBFS for Road Structures by Accelerating Test Method)

  • 한승우;김홍삼;이찬영;정해문;안태송
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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    • pp.885-888
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    • 2008
  • 본 연구에서는 도로공사의 교량 구조물 적용에 적합한 고성능 콘크리트의 배합도출을 목적으로 고로슬래그미분말을 사용한 고성능 콘크리트의 기초 물성을 평가하였다. 굳지않은 콘크리트의 유동성은 W/B에 상관없이 고로슬래그 미분말의 혼입율이 증가할수록 목표 슬럼프플로우를 만족시키기 위한 고성능감수제의 첨가율은 저하되는 것으로 나타났으며, 목표 공기량을 만족시키기 위한 AE제의 첨가량의 변화는 Plain 콘크리트와 동등한 것으로 나타났다. 고로슬래그 미분말의 경우 높은 혼입율로 인하여 수화반응이 지연되기 때문에 최고온도가 약 10시간 후에 도달되는 것으로 나타났으며, 혼입율 증가에 따른 단열 상승온도는 혼입율 45%까지 수화열 저감효과가 작게 나타났으나 혼입율 60%에서는 수화열이 약 $8^{\circ}C$가량 저감되었다. 이는 수화열이 작은 고로슬래그 미분말의 분량이 많아진 것에 기인된 것으로 사료된다. 압축강도 특성은 W/B=26, 30%에서는 고로슬래그 미분말 혼입율이 증가할수록 압축강도가 Plain 콘크리트에 비하여 약 10MPa가량 크게 증가되는 것으로 나타났지만, W/B=34%에서는 압축강도가 Plain 콘크리트와 거의 같은 수준으로 나타남으로써, 낮은 물결합재비에서 고로슬래그 미분말을 사용할 경우 압축강도 증진에 효과가 있는 것으로 사료된다.

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전분의 열확산율 측정 및 물리적 특성에 관한 연구 (Studies on the Measurement of Thermal Diffusivity and Thermophysical Characteristics of Defatted and Nondefatted Starches)

  • 김민용;공재열;김정한;정진웅
    • 한국식품과학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.1-6
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    • 1990
  • 곡물류 및 고탄수화물 식품의 저온저장 장치의 설계 및 열역학적 특성 규명의 지표가 되는 열확산율, 엔탈피와 엔트로피의 온도 및 농도의존성과 생각속도의 영향을 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 전분을 탈지함으로서 열확산율은 증가하는 효과를 나타내었으나 비열이 큰 지방의 감소로 엔탈피 및 엔트로피는 감소하였다. 동결과정이 진행됨에 따라 엔탈피, 엔트로피 및 자유에너지가 감소함으로서 안정화되었다. 수분함량 $35{\sim}90%$에서의 전분의 엔탈피와 엔트로피 및 자유에너지는 $107{\sim}216 (kcal /moi),\;0.45{\sim}0.94(kcal/mol.\;K),\;15.47{\sim}17.5kcal/mol$로서 수분함량에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 냉각속도 $-2.5{\sim}10.0^{\circ}C/min$에서 엔탈피는 $83{\sim}186kcal/mol$, 엔트로피는 $0.39{\sim}0.78kcal/mol.K$로서 냉각속도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었다.

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미소중력환경을 이용한 벽면근방 확산화염내 매연부착거동의 원위치 관찰 (In-situ Observation of Soot Deposition Behavior in a Diffusion Flame along Solid Wall by using Microgravity Environment)

  • 최재혁;후지타 오사무
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제29권8호
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    • pp.907-914
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    • 2005
  • Experiments at the Japan Microgravity Center (JAMIC) have investigated the interaction between diffusion flames and solid surfaces Placed neat flames The fuel for the flames was $C_{2} H_{4}$ The surrounding oxygen concentration was 35$\%$ with surrounding air temperatures of $T_{a}$ : 300K. Especially, the effect of wall temperature on soot deposition from a diffusion flame Placed near the wall has been studied by utilizing microgravity environment, which can attain very stable flame along the wall. Cylindrical burner with fuel injection was adopted to obtain two dimensional soot distributions by laser extinction method. In the experiment two different wall temperatures. $T_{w}$=300, 800 K, were selected as test conditions The results showed that the soot distribution between flame and burner wall was strong1y affected by the wall temperature and soot deposition increases with decrease in wall temperature. The comparison among the values lot two different wall temperatures suggests that the change in thermophoretic effect is the most dominant factor to give the change in soot deposition characteristics.

분위기유속에 따른 확산화염내 매연거동파악 (Observation of Soot Behavior in Diffusion Flame according to Surrounding Air Velocity)

  • 최재혁;박원석;윤석훈;오철;김명환
    • 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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    • 한국마린엔지니어링학회 2005년도 후기학술대회논문집
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    • pp.254-255
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    • 2005
  • The effect of surrounding air velocity on the soot deposition process from a diffusion flame to a solid wall was investigated in a microgravity environment to attain in-situ observations of the process. An ethylene($C_2H_4$) diffusion flame was formed around a cylindrical rod burner in surrounding air velocity of $v_{air}$=2.5, 5, and 10 cm/s with oxygen concentration of 35 % and wall temperature of 300 K. Laser extinction was adopted to determine the soot volume fraction distribution between the flame and burner wall. The experimental results show that the soot particle distribution region moves closer to the surface of the wall with increasing surrounding air velocity. A numerical simulation was also performed to understand the motion of soot particles in the flame and the characteristics of the soot deposition to the wall. The results successfully predicted the differences in the motion of soot particles by different surrounding air velocity near the burner surface and are in good agreement with observed soot behavior in microgravity. A comparison of the calculations and experimental results led to the conclusion that a consideration of the thermophoretic effect is essential to understand the soot deposition on walls.

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미소중력환경하에서의 확산화염내 매연입자의 벽면부착 관찰 (Soot Deposition Process in a Diffusion Flame to the Wall under Microgravity)

  • 최재혁;후지타오사무;윤석훈
    • 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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    • 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
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    • pp.87-92
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    • 2005
  • Experiments at the Japan Microgravity Center(JAMIC) have investigated the interaction between diffusion flames and solid surfaces placed near flames. The fuel for the flames was $C_2H_4$. The surrounding oxygen concentration was 35% with temperatures of $T_a$=300. Especially, the effect of wall temperature on soot deposition from a diffusion flame placed near the wall has been studied by utilizing microgravity environment, which can attain very stable flame along the wall. Cylindrical burner with fuel injection was adopted to obtain two dimensional soot distributions by laser extinction method. In the experiment two different wall temperatures, $T_w$=300,800K, were selected as test conditions. The results showed that the soot distribution between flame and burner wall was strongly affected by the wall temperature and soot deposition increases with decrease in wall temperature. The comparison among the values for two different wall temperatures suggested that the change in thermophoretic effect is the most dominant factor to give the change in soot deposition characteristics.

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정전효과가 있는 가열 수평웨이퍼로의 입자침착에 관한 해석 (Analysis on particle deposition onto a heated, horizontal free-standing wafer with electrostatic effect)

  • 유경훈;오명도;명현국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제21권10호
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    • pp.1284-1293
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    • 1997
  • The electrostatic effect on particle deposition onto a heated, Horizontal free-standing wafer surface was investigated numerically. The deposition mechanisms considered were convection, Brownian and turbulent diffusion, sedimentation, thermophoresis and electrostatic force. The electric charge on particle needed to calculate the electrostatic migration velocity induced by the local electric field was assumed to be the Boltzmann equilibrium charge. The electrostatic forces acted upon the particle included the Coulombic, image, dielectrophoretic and dipole-dipole forces based on the assumption that the particle and wafer surface are conducting. The electric potential distribution needed to calculate the local electric field around the wafer was calculated from the Laplace equation. The averaged and local deposition velocities were obtained for a temperature difference of 0-10 K and an applied voltage of 0-1000 v.The numerical results were then compared with those of the present suggested approximate model and the available experimental data. The comparison showed relatively good agreement between them.

고집적 반도체 배선용 Cu(Mg) 박막의 전기적, 기계적 특성 평가 (Electrical and Mechanical Properties of Cu(Mg) Film for ULSI Interconnect)

  • 안재수;안정욱;주영창;이제훈
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.89-98
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    • 2003
  • 반도체 소자의 배선용 재료로서 사용가능한 합금원소 Mg를 첨가한 Cu(Mg) 박막의 기계 및 전기적 특성 변화를 조사하였다. Cu(2.7at.%Mg) 박막은 열처리를 할 경우 Cu 박막에 비하여 표면거칠기는 약 1/10 정도로 줄고 $SiO_2$와의 접착력도 2배 이상 향상된 결과를 나타내었다. 또한 $300^{\circ}C$이상의 온도에서 10분 이상 열처리를 할 경우 급격한 저항감소를 보여주었는데 이는 Mg 원소의 확산으로 인해 표면 및 계면에서 Mg 산화물이 형성되고 내부에는 순수 Cu와 같이 되었기 때문이다. 경도 및 열응력에 대한 저항력도 Cu박막에 비해 우수한 것으로 나타났으며 열응력으로 인해 Cu 박막에 나타나던 표면 void가 Cu(Mg) 박막에서는 전혀 관찰되지 않았다. EM Test 결과 lifetime은 2.5MA/$cm^2$, $297^[\circ}C$에서 순수 Cu 라인보다 5배 이상 길고 BTS Test 결과 Capacitance-Voltage 그래프의 플랫 밴드 전압(V$_{F}$ )의 shift현상이 Cu에서는 나타났지만 Cu(Mg) 박막에서는 발생하지 않는 우수한 신뢰성을 보여주었다. 누설전류 측정을 통한 $SiO_2$의 파괴시간은 Cu에 비하여 약 3배 이상 길어 합금원소에 의한 확산방지 효과가 있음을 확인하였다.

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물순환장치 가동에 따른 온도 성층화 혼합 효과 (Mixing effect of aeration in thermally stratified water)

  • 최성은;황진환
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.61-61
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    • 2021
  • 온도 성층화는 많은 저수지와 댐에서 흔히 발생하는 현상으로 호수나 저수지의 표면 온도가 바닥보다 상대적으로 높아 깊이에 따른 열 구배를 나타낸다. 이러한 온도 성층화 현상은 여름철과 같이 상부와 하부의 온도 차가 클수록 안정적이게 나타나며 이러한 층화 현상으로 수직 확산이 제어되어 수질에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 댐이나 호수 등 층화 현상이 심한 유체 내부 바닥에 물순환장치를 설치하여 외부로부터 공기를 끌어와 하부에서 공기를 분출하여 온도 성층을 약화시키기도 한다. 물순환 장치를 설비하면 수체의 혼합이 용이해지며 물질전달이 개선되어 수질이 향상된다. 국내의 경우 대청댐, 보령댐, 영주 댐 등 많은 국내 댐 내부에 물순환장치가 설비되어있다. 본 연구에서 댐의 물순환장치의 성능을 파악하기 위해 산기식 물순환 장비가 설치되어있는 영주댐을 연구 대상 지역으로 잡았다. 연구지역의 계절별 성층구조 및 특성을 조사하기 위해, 봄, 여름, 가을 영주댐에 방문하여 관측 자료를 취득하였으며 물순환 장치는 봄철의 경우만 가동하였다. 봄철의 물순환 장치 가동 전후 관측 데이터를 바탕으로 수치모형실험을 실행하여 관측 결과와 비교 및 검증하였다. 이를 바탕으로 여름, 가을에 물순환장치를 가동하였을 경우 댐 내부 수체의 혼합과정을 살펴보는 연구를 진행하였다. 본 연구는 CFD (Computational Fluid Dynamic) 시뮬레이션을 수행하기 위해 오픈 소스 소프트웨어 OpenFOAM(version 4.0)에서 열 전달이 포함되어있는 비압축성 VOF 솔버를 사용하였다. 본 솔버는 물과 공기를 동시에 나타낼 수 있으며 온도의 확산 방정식을 포함하고 있다. 또한 유동해석 수행 시 사용한 물순환장치의 효울은 실제 장치의 효율과 동일하다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. (1) 관측만으로 파악하기 어려운 수체의 혼합거동을 유동해석 자료를 통해 면밀히 살펴보고 (2) 봄철 물순환 장치가 작동하기 전후 자료를 바탕으로 여름 및 가을철 물순환장치 가동 전후 데이터를 유동해석 자료로 취득한다. (3) 또한 물순환장치 가동 전후 데이터를 통해 계절별 혼합 효율을 취득한다.

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