• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.14 no.5
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• pp.51-56
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• 2010

An experimental study was performed to understand spray characteristics of the V type rotating fuel nozzle with orifice diameters by using high speed rotational system. The experimental apparatus consist of a high speed rotational system, fuel injection system and acrylic case. The droplet size and velocity were measured by PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) and spray was visualized by using Nd-Yag laser-based flash photography. From the test results, droplet size is reduced with increasing orifice diameter up to the critical value. When increasing orifice diameter over than this critical value, droplet size is not decreased with increasing the orifice diameter. This is due to the irregular distribution of the liquid sheet around the inner surface of injection orifice.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.258-263
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• 2010

An experimental study was performed to understand spray characteristics of the V type rotating fuel nozzle with orifice diameters by using high speed rotational system. The experimental apparatus consist of a high speed rotational system, fuel injection system and acrylic case. The droplet size and velocity were measured by PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) and spray was visualized by using Nd-Yag laser-based flash photography. From the test results, droplet diameters are reduced with increasing orifice diameter and the optimum injection orifice diameter is 2.6 mm. When increasing orifice diameter over than 2.6 mm, droplet diameter is not decreased with increasing orifice diameter. This is due to the irregular distribution of the liquid sheet around the inner surface of injection orifice.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.05b
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• pp.996-999
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• 2010

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 파악하기 위하여 $100Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브를 제작하고 이에 대한 실험을 진행하였다. 저온측의 유량비와 오리피스 직경 및 볼텍스 튜브의 길이가 온도에 미치는 영향을 분석하였다. 오리피스 직경 0.6D에서 최적의 온도 분리 효과를 나타내었으며, 0.8D의 경우 그 효과가 미미하였다. 또 한 오리피스 직경이나 길이에 관계없이 저온유량비가 약 0.9부근에서 고온측의 온도가 최고점을 나타내었고, 볼텍스 튜브 길이는 저온측 온도 변화에 미미한 영향을 미치나, 오리피스 직경의 변화는 최저 온도점이 나타나는 저온 유량비에 상당한 영향을 미쳤다. 본 연구의 결과는 $100Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브의 최적화를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.279.2-279.2
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• 2014

반도체 선폭이 20 nm급까지 감소함에 따라 기존에 수율에 문제를 끼치던 공정 외부 유입 입자뿐만 아니라, 공정 도중에 발생하는 수~수십 나노의 작은 입자도 수율에 악영향을 끼치게 되었다. 이에 따라 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정 중 발생하는 입자를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 장비에 대한 수요가 발생하고 있다. Particle beam mass spectrometer (PBMS)는 이러한 요구사항을 만족할 수 있는 장비로 100 mtorr의 공정 조건에서 5 nm 이상의 입자의 직경별 수농도를 측정할 수 있는 장비이다. PBMS로 입자의 수농도를 측정하기 위해서는 PBMS 전단에서 입자를 중앙으로 집속할 필요가 있다. 공기역학렌즈는 PBMS 전단에서 입자를 집속시키기 위해 일반적으로 널리 사용되고 있는 장비로 여러 개의 오리피스로 이루어져 있다. 공기역학렌즈를 지나는 수송 유체와 입자는 이러한 연속 오리피스를 거치면서 팽창과 수축을 반복하며, 관성력의 차이로 인해 입자가 중앙으로 집속된다. 그러나 기존 공기역학렌즈는 고정된 직경의 오리피스를 사용하기 때문에 설계된 공정조건 이외에는 입자의 집속효율이 감소한다는 단점을 지닌다. 따라서 공정조건이 바뀔 경우 공기역학렌즈를 교체해야 되며, 진공이라는 환경하에서 이러한 교체는 많은 시간과 노력을 요구로 한다. 본 연구에서는 이러한 공기역학렌즈의 문제점을 해결하기 위해 다양한 공정조건에서 교체 없이 사용할 수 있는 새로운 형태의 공기역학렌즈인 조기래형 공기역학렌즈를 제안하였다. 각각의 오리피스가 중공의 직경을 변경할 수 있는 구조인 조리개의 형태로 설계되어 있어, 공정조건에 따라 중공의 직경을 변경함으로써 입자의 집속을 결정하는 요소인 Stokes number를 조절 할 수 있다. 이러한 조리개형 공기 역학 렌즈의 성능을 평가하기 위해 수치해석적인 방법을 이용하였다. 공기 역학 렌즈 전단의 압력을 0.1~10 torr까지 변화시켜가며 다양한 공정조건에서 오리피스의 직경만을 변경하여 입자 집속 가능 여부를 판단하였으며, 조리개 형태의 구조상 발생할 수 있는 leak로 인한 입자 집속 효율의 변화도 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.202-206
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• 2009

We studied the spray characteristics of the high-speed rotating fuel injection system. The diameter of in-line injection orifices are varied from 1mm to 5mm and the number of in-line injection orifices are varied from 3 to 12. Droplet size, velocity and spray distribution were measured by the PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) system and spray was visualized. From the test results, the liquid column generated from the injection orifice is mainly controlled by the rotational speeds. Also diameter of injection orifices and number of injection orifices have influence on the diameters of droplet. Consequently, we find out that the basic mechanism of controlling the droplet size is the liquid film thickness in the injection orifice.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.2
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• pp.17-21
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• 2015

Restriction orifices in the feed and bleed circuit of nuclear power plant are designed using computer program capable of handling multiple hole cascade orifice assembly. Single hole stages of orifice assembly are alternated with multihole stages where necessary. The distance between stages is such that it allows full pressure recovery. The minimum static pressure is higher than vapor pressure at the operating temperature so that cavitation does not occur. Piping sizes are reviewed and increased if necessary to improve rigidity.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.5
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• pp.517-524
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• 2011

A vortex tube is a device that can separate small particles from a compressed gas or separate a compressed gas into hot and cold flows. We experimentally analyzed the energy-separation characteristics of a vortex tube with a diameter of 10 mm. We measured the energy-separation characteristics of the vortex tube for different inlet air pressures, orifice diameters, and tube lengths. The orifice diameter and inlet pressure are important for the vortex tube design and operation. The tube length has a small effect on the energy-separation performance. Maximum energy separation occurs for a vortex tube with Dc = 0.7 D and L = 16 D.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.241-241
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• 2016

반도체 선폭이 20 nm급까지 감소함에 따라 기존에 수율에 문제를 끼치던 공정 외부 유입 입자뿐만 아니라, 공정 도중에 발생하는 수~수십 나노의 작은 입자도 수율에 악영향을 끼치게 되었다. 이에 따라 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정 중 발생하는 입자를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 장비에 대한 수요가 발생하고 있다. Particle beam mass spectrometer (PBMS)는 이러한 요구사항을 만족할 수 있는 장비로 100 mtorr의 공정 조건에서 5 nm 이상의 입자의 직경별 수농도를 측정할 수 있는 장비이다. PBMS로 입자의 수농도를 측정하기 위해서는 PBMS 전단에서 입자를 중앙으로 집속할 필요가 있다. 공기역학렌즈는 PBMS 전단에서 입자를 집속시키기 위해 일반적으로 널리 사용되고 있는 장비로 여러 개의 오리피스로 이루어져 있다. 공기역학렌즈를 지나는 수송 유체와 입자는 이러한 연속 오리피스를 거치면서 팽창과 수축을 반복하며, 관성력의 차이로 인해 입자가 중앙으로 집속된다. 그러나 기존 공기역학렌즈는 고정된 직경의 오리피스를 사용하기 때문에 설계된 공정조건 이외에는 입자의 집속효율이 감소한다는 단점을 지닌다. 따라서 공정조건이 바뀔 경우 공기역학렌즈를 교체해야 되며, 진공이라는 환경하에서 이러한 교체는 많은 시간과 노력을 요구로 한다. 본 연구에서는 이러한 공기역학렌즈의 문제점을 해결하기 위해 다양한 공정조건에서 교체 없이 사용할 수 있는 새로운 형태의 직경 가변형 공기역학렌즈인 조리개형 공기역학렌즈를 제안하였다. 기존 연구를 통해 조리개형 공기 역학 렌즈가 다양한 압력 범위 내에서 나노입자를 성공적으로 집속할 수 있음을 보였지만, 장비를 상용화하기 위해서는 사용자가 좀 더 쉽게 렌즈직경을 결정 할 수 있어야 한다. 이에 본 연구에서는 조리개형 렌즈의 중공 직경에 따른 입자 집속 특성을 평가하였으며, 최종적으로 압력과 집속하고자 하는 직경에 따라 렌즈 중공 직경을 결정할 수 있게 해주는 데이터 베이스를 제작하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.253-256
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• 2009

In the micro turbojet engine less than 350kw power class, it is not easy to find out the good atomization fuel injector with good spray quality. However conceptually, rotating fuel injection system can give high atomization quality by only the centrifugal force of a high speed rotating shaft of the engine without high-pressure fuel pump. With this motivation, we manufactured very small rotating fuel injector of 40 mm diameter and performed under a variety of injection orifices. We measured droplet size, velocity and spray distribution by the PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) system. Also spray was visualized by using high speed camera. From the test results, we could understand that the length of liquid column from the injection orifice is mainly controlled by the rotational speeds. Furthermore, droplet size(SMD) is decreased with the rotational speeds and is influenced by the diameter of the injection orifice and liquid film thickness.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2010.04a
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• pp.59-63
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• 2010

Seven different size of orifice were applied in a constant volume combustion chamber for evaluating the effects of torch-ignition on combustion. The initial flame development and flame propagation were analyzed by the mass fraction burn and combustion enhancement rate. The combustion pressures were measured to calculate the mass fraction burn and the combustion enhancement rates. In addition, the flame propagations were visualized by the shadowgraph method for the qualitative comparison. The result showed that the combustion pressure and mass burned fraction were increased when using the torch-ignition device. The combustion enhancement rates of torch-ignition cases were improved in comparison with conventional spark ignition. Finally, the visualization results showed that the torch-ignition induced faster burn than conventional spark ignition due to the earlier transition to turbulent flame and larger flame surface, during the initial stage.