• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권11호
• /
• pp.767-773
• /
• 2017

인쇄기판형 열교환기는 금속박판에 유체의 유로를 형성하여 고온고압 환경에서 금속분자의 확산을 이용하여 접합하는 방식으로 제작하므로 고온고압 유체의 열교환에 유리한 장점을 가지고 있다. 또한 금속박판에 유로를 미세하게 식각하여 형성시킬 수 있으므로 단위체적당 전열면적을 크게 할 수 있어 열교환 집적도가 향상되어 고효율의 열전달 효과를 낼 수 있다. 집적도를 향상시키기 위해서는 금속부분을 줄일수록 유리하나 미세채널 내에 고압 유체가 흐르게 되면 압력에 의한 변형이 발생할 수 있으므로 채널간 금속박판의 변형이 일어나지 않도록 채널 형상 및 구조를 설계하여야 한다. 또한 미세채널이 모여서 배관으로 연결되는 헤더 부분의 내압설계도 중요하다. 본 연구에서는 기존 내압규격을 이용하여 운전 조건에 따라 인쇄기판형 열교환기를 설계할 수 있는 방법론을 제시하고 유동조건에 따른 전산해석을 통하여 설계 결과를 검증해 보고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제54권3호
• /
• pp.299-304
• /
• 2016

Nitrate-citrate 혼합 전구체로부터 ZnO 입자 합성을 위한 자체진행 반응(Self-propagating reaction)의 특성을 고찰하였다. 질화물과 Citrate 그룹간의 자체진행 반응을 위해 탄소/질소 성분의 비는 0.7~0.8 수준으로 유지하였으며, 출발물질의 시료를 TGA방법에 의해 열분해하였다. 반응의 후반부인 반응 전환율이 0.5 이상에서 자체진행 반응의 특성을 나타내었으며 시료는 매우 짧은 시간에 많은 열을 방출하며 분해되었다. 반응의 전반부(X<0.5)가 전체반응의 율속단계로 나타났으며, 이 율속단계에서 반응의 특성을 Friedman, Ozawa-Flynn-Wall 그리고 Vyazovkin의 방법들을 사용하여 해석하였다. 율속단계에서 활성화 에너지는 46~130 (kJ/mol)의 범위로 반응 전환율이 증가함에 따라 증가하였으며, 반응차수는 2.9~0.9, 그리고 반응속도의 빈도인자(Frequency factor)는 85~278 ($min^{-1}$)의 범위에서 승온속도가 증가함에 따라 각각 전자는 감소하고 후자는 증가하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.98-105
• /
• 1999

본 연구에서는 전기장에 의하여 유발되는 자연대류의 영향을 줄이기 위하여 수평 다공성 유체층에 열적 성충화를 유지하여 부력과 유체층의 안정화 효과를 체계적으로 조사하였다. 이를 위하여 수평 다공성 유체층에서 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식을 이론적으로 유도하고, 전기화학 실험을 통하여 이론에 의한 모델을 보완하였다. 물질전달 상관식은 다공성 매질층에 대한 유동 방정식으로 Forchheimer모델을 사용하고 미세 난류 모델을 적용하여, 용질 및 열 Darcy-Rayleigh수와 Lewis 수로 유도하였다. 실험에서는 다공성매질에 포화된 황산구리황산용액내의 구리이온을 전기 화학적 방법을 통하여 확산 또는 자연대류에 의한 물질전달 실험을 수행하였다. 이론 및 실험적 해석 결과를 종합하면 다공성 매질 내에서 구리이온의 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식은 다음과 같다. $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ 본 연구의 결과는 실험치와 잘 부합되었으며, 모델식의 원형은 열 및 물질전달계에서 자연대류의 영향을 효과적으로 제어할 수 있는 방안으로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제40권9호
• /
• pp.775-782
• /
• 2016

본 연구에서는 한국원자력연구원이 개발 중인 소듐 열유동 종합효과 시험장치(STELLA-2)의 주요 배관 계통을 대상으로 고온 설계를 수행하고, 두 가지 설계기술기준에 따라 배관의 건전성 평가를 수행하였다. 배관 설계기술기준으로는 일반 압력배관에 관한 ASME B31.1과 프랑스의 원자력등급 배관 설계기술기준인 RCC-MRx RD-3600을 적용하였으며, 이들 기술기준의 보수성을 정량적으로 비교 및 분석하였다. STELLA-2 소듐시설에서는 모의 잔열제거계통(Model DHRS), 모의 중간열전달계통(Model IHTS) 및 펌프 모의계통(PSLS)에 배관이 설치되는데, 두 설계기술기준을 따라 이들 배관 계통에 대해 건전성 평가를 수행한 결과 설계 건전성이 확인되었으며, 설계 기술기준 간 비교분석 결과 유지하중에 대해서는 ASME B31.1이, 열하중에 대해서는 RCC-MRx RD-3600이 더 보수적인 것으로 평가되었다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.1032-1043
• /
• 1989

본 연구에서는 해석적으로 열적 입구 길이를 규명하는데 필요한 와류 열확산 계수를 실험 결과를 이용하여 결정하고, 시험관 입구의 형상 변화가 열전달 특성에 미치는 영향을 실험적으로 결정하며, 열적 입구 길이 영역에서 국소 열전달 계수를 표시할 수 있는 실험식을 제시하고, 유체의 전단율에 따른 점성 계수의 실험 결과와 점탄성 유체의 특성시간을 이용한 새로운 무차원 수인 Weissenberg수를 결정하여 퇴화 현상을 분석하고저 한다.

• 에너지공학
• /
• 제25권4호
• /
• pp.207-213
• /
• 2016

본 연구에서는 화력발전소 터빈 건물의 온도저감 방안을 도출하기 위해 전산유체역학 상용코드인 ANSYS-FLUENT를 이용하여 열유동 해석을 수행하였다. 터빈 건물의 운전층(operating floor)과 탈기기층(deaerator floor)을 검사체적으로 선정하여 모델링을 하였으며 탈기기층에 설치된 기존의 채광창을 활용하여 환기창으로 대체하는 경우에 대해 해석을 수행하였다. 본 연구를 통하여 첫째, 운전층의 온도를 저감하기 위한 방안은 탈기기층의 모든 창문을 열지 않아야 됨을 알았다. 둘째, 탈기기층의 온도를 저감하기 위한 방안으로 탈기기층의 전면부의 창문을 개방하면 탈기기 영역과 크레인 영역은 각각 $1.5^{\circ}C$와 $1.6^{\circ}C$를 저감할 수 있었고, 탈기기 후면부의 창문을 개방하면 탈기기 영역은 $1.4^{\circ}C$, 크레인 영역은 $0.5^{\circ}C$의 온도를 저감할 수 있었다. 따라서 고온의 탈기기층 전체 영역의 온도를 저감하기 위해서는 탈기기층 전면부의 창문을 개방하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.467-475
• /
• 2002

가온 프로브를 사용하여 직장을 통한 온열치교법이 비침습적 전립선치료의 한 방법으로 사용되고 있으나 직장벽 내에서의 과도한 온도에 의한 가열은 장점막의 손상을 입힐 뿐만 아니라 전립선 전체를 적절한 온도까지 가열하기가 어렵다고 알려져 있다. 따라서 전립선과 온열치료 시스템 사이에서 일어나는 열전달 메카니즘에 관한 보다 정확한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 전립선 표면에 가해진 냉.온 자극이 전립선 내부의 온도 분포에 미치는 영향을 수치해석을 이용하여 검토하였다. 유한체적 프로그램인 "FLUENT"를 사용하여 비정상상태의 열전도방정식을 해석하여 전립선 내의 시간에 따른 온도분포를 고찰하고, 가열 및 냉각시간, 가열 및 냉각온도 등이 전립선 내부의 온도분포와 온열효과가 전달되는 영역을 규명하였다. 온열 치료법(40~45$^{\circ}C$)에 의해 온열효과가 나타나는 전립선의 내부 영역을 가시화하고, 가열/냉각의 반복 자극이 전립선의 온도분포에 미치는 영향을 조사한 결과 통상적인 온열 치료법에 의한 온열효과는 전립선의 낮은 열전도도의 영향에 의해 전립선의 일부 영역에만 도달되는 한계를 보였다. 가열/냉각의 냉.온 자극을 반복하면서 열적 자극효과를 고려한 냉.온 치료시스템을 개발하기 위하여 냉.온 자극 온도와 시간이 전립선 내부에 미치는 열전달 메카니즘을 고찰하여 원하는 자극주기와 전립선 내부 온도자극 정도를 설정하기 위한 유효한 자극패턴을 제시할 수 있는 기초자료를 획득하였다. 또한, 전립선 조직내부를 통과하는 혈액의 유동이 조직의 온도분포 및 열전달에 미치는 영향을 검토한 결과 냉온 자극 강도에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 냉온자극에 의한 전립선치료기의 자극프로브의 형상 설계와 가열에 의한 온열 효과 및 가열/냉각의 반복에 의한 열자극 효과를 동시에 얻을 수 있는 자극시스템을 개발하는 데에 유용하게 사용할 수 있으리라 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권1호
• /
• pp.97-102
• /
• 2012

변압기 외부에 방열핀을 설치한 밀폐형 오일변압기는 절연유의 온도상승으로 인해 부피가 팽창할 경우 방열핀의 내부 부피가 확장되어 압력상승을 방지한다. 본 연구에서는 생분해도가 높아 환경친화적 이고, 인화점 및 발화점이 높아 화재의 위험도가 낮은 식물성 절연유를 이용하여 당사 풍력발전기에 적용할 밀폐형 오일변압기를 개발하였다. 열 유동 전산수치해석 기법을 이용하여 식물성 절연유 냉각성능을 광유 및 실리콘유와 비교 분석 하였으며, 밀폐형 오일변압기의 개발을 위하여 변압기 중신부의 열적 안전성을 확보하고 절연유의 온도변화에 따른 내부 압력변화에 대응이 가능한 팽창형 방열핀을 개발하였다. 추가로 온도상승시험을 통하여 수치해석 결과와 시험 결과를 비교 분석 하였으며, 식물성 절연유를 사용한 밀폐형 오일 변압기의 설계 고려사항을 도출하였다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.296-305
• /
• 2006

변화무쌍한 기상변화가 실험의 정확도에 미치는 영향을 최대한 줄일 수 있도록 강제환기식 온실에서 실험을 하였고, 또한 대체적으로 크지 않은 온실에서의 실험으로 인하여 CFD모델결과의 오차를 크게 줄일 수 있었다. CFD와 현장실험 결과를 비교하여 본 결과, 온실내 1m높이에서의 평균풍속이 각각 $0.42m{\cdot}s^{-1}$과 $0.39m{\cdot}s^{-1}$으로써 CFD의 지점별 오차 평균값은 7.7% 로 나타났다. Y8.5m 지점에서 가장 큰 오차가 발생하였는데, 최대 오차는 -53.8%로 나타났다. 이의 가장 큰 이유로는 온실 길이방향에서 중간지점인 Y8.5m에서 풍속이 매우 작았기 때문에 소숫점 2번째 자리의 차이라고 해도 큰 오차로 나타났다. 작물형상의 기하학적 복잡성이 매우 큰 것을 고려한다면 오차범위는 매우 양호한 것으로 판단된다. 온실내 1m높이에서 평균온도의 CFD 평균오차는 2.2%로 나타났고, 최대편차는 5.5%이었다. 온실내 바닥으로부터의 복사열 발생량의 차이로 인하여 온실내 동쪽 지역에 상대적으로 큰 오차가 발생하였다. 외기 상대습도가 44%일 때, CFD상대습도의 오차는 2.1%이었으며, 최대 오차는 -3.8%이었다. 식물군의 공기유동저항, 식물군의 수분 및 열평형 모델을 추가하여 보다 사실적인 CFD모델을 설계하였다. CFD 모델의 설계방법이 정립되었기 때문에, 추후에 온실내 다른 작물의 미기상 및 이의 온실내 기상에 미치는 영향 등을 정량적으로 분석할 수 있게 되었다. 또한 작물의 적정생육환경에 주요 대상이면서도 동시에 센서설치의 어려움 등으로 인하여 연구에 어려움이 많았던 작물군내 미기상을 연구할 수 있는 토대를 마련하였다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제53권11호
• /
• pp.151-159
• /
• 2016

본 논문에서는 다량의 온수가 필요하지 않는 세면을 목적으로 개발된 세라믹 발열체 기반 비저장식 순간 전기온수기를 제안한다. 입력되는 물을 가열하여 온수로 출수시키는 히팅모듈은 유량센서를 이용하여 입력되는 물을 감지하고 세라믹 히팅 모듈을 동작시킨다. 히팅 모듈 내부는 분당 1.5리터로 입수되는 물의 온도 대비 약 $15^{\circ}C$정도로 가열된 온수로 입수 2초 내에 출수시키기 위해 1 path 유로로 설계하였고 또한 설계의 타당성을 검증하기 위해 히팅모듈 내부 물의 흐름과 온도변화에 대한 열유동해석을 수행하였다. 기본 설계를 기초로 내부에 막대형 세라믹 발열체 1개가 내장된 히팅모듈을 제작하였다. 히팅모듈 제작 후 3단계로 온도 세팅 기능을 가지는 온수기 시제품을 제작하였다. 제작된 시제품을 분당 1.5리터의 물을 공급하는 상수도관에 연결하고 출수되는 물의 온도 및 시간을 측정한 실험에서 물 공급 후 2초 후에 온수기 3단 기준으로 공급되는 물 온도 대비 $18.3^{\circ}C$로 가열된 온수를 출수할 수 있음을 확인하였다. 그리고 대기전력 1w 미만, 순간 전력도 일반가정에서의 허용범위를 넘지 않는다. 성능 측정 결과들을 통해 제안된 비저장식 순간 전기온수기가 겨울철 세면용으로 가정, 고속도로휴게소, 공장 등의 세면대에 적용이 가능함을 확인하였다.