Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권3호
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pp.255-260
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2015
플래시증발현상은 개방챔버 내의 온도, 압력, 수위 그리고 배플 등에 영향을 받는다. 이 연구에서 PIV 실험은 최적의 배플 위치와 높이에 대한 개방챔버 내의 유동특성을 확실하게 시행하였다. 배플은 개방챔버 내의 재순환 흐름, 수력 도약 그리고 유동특성에 상당한 영향을 주었다. 그리고 레이놀즈수의 영향은 미미하였다. 최적의 배플높이는 h/H=1.5였고, 최적의 배플위치는 개방챔버 내부 입구로부터 x/H=1.5부근 이었다.
본 연구에서는 속도-압력 연계방법으로는 SIMPLE기법을 적용하고, 비균일 격자계에서도 사용할 수 있는 QUICKER방법과 함께 HYBRID방법을 이용하여 이와 같은 물음에 대한 대답을 구하고자 하였다. 이를 위하여 수치적 실험을 위한 흐름으로 본 연구에서 선택한 정사각형 공동 흐름 (square cavity flow)은 재순환 유동의 수치 적 해법을 위한 표준유동으로 많이 사용되어 왔으며, 대한기계학회 전산유체분과에서 도 여러 수치기법을 비교평가 하기 위한 흐름으로 채택된 적이 있는 흐름이다.
본 논문에서는 E-D 노즐 공압 실험 연구의 선행 연구로써, 노즐 압력비에 따라 변화하는 E-D 노즐특성 파악을 위한 해석적 연구가 수행되었다. 설계 변수 중, 핀틀 변곡 각도를 하나의 변수로 하여 서로 다른 세 가지 수치해석 모델을 설계하였다. 노즐 압력비가 낮을 때는 E-D 노즐 내부로 외부 대기가 유입되어 개방 유동장이 형성되었다. 노즐 압력비가 높아짐에 따라 노즐 내부에 재순환 영역이 고립되는 폐쇄 유동장으로 유동 천이가 발생함을 확인하였다. 또한, 전체 노즐 압력비 구간에서 핀틀 변곡 각도가 높은 해석 모델에서 가장 높은 추력 계수가 도출되었다.
본 연구에서는 기존에 수행되었던 초음속 이젝터에 대한 실험적 연구 및 수치계산 결과에 대한 타당성을 검증하고, 이젝터 유동을 보다 명확히 해석하기 위하여 이젝터 목을 가지는 초음속 이젝터 유동 장에 대하여 k-$\varepsilon$ 난류모델을 적용하였다. 수치계산은 3~200까지의 매우 넓은 범위의 이젝터 작동 압력비에 대하여 수행되었으며, 수치계산 결과들은 이젝터 내부의 유동특성들을 조사하는데 이용되었다. 계산결과, 이젝터 압력비가 6 이상인 경우 이젝터 내부에서 발생하는 유동장은 이젝터 압력비에 크게 의존하지 않는다는 것을 알았다. 본 연구에서 사용된 단순 형태의 초음속 이젝터에 대하여, 2차 정체실의 압력은 이젝터 압력비가 6인 경우에 약 7k㎩로 최소로 되었다. 그러나 이젝터 압력비가 6이상으로 증가하는 경우 2차 정체실의 압력은 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 2차 정체실의 압력증가는 1차 노즐로부터 방출되는 부족팽창 제트유동이 이젝터 벽면에 충돌함으로써 발생하는 재순환 유동으로 설명할 수 있었다.
The feed-water piping system constitutes a complex flow impedance network incorporating dynamic transfer characteristics which will amplify some pulsation frequencies. Understanding pressure pulsation waves for the feed-water recirculation piping system with cavitation problem of flow control valve is very important to prevent acoustic resonance. Feed water recirculation piping system is excited by potential sources of the shock pulse waves by cavitation of flow control valve. The pulsation becomes the source of structural vibration at the piping system. If it coincides with the natural frequency of the pipe system, excessive vibration results. High-level vibration due to the pressure pulsation affects the reliability of the plant piping system. This paper discusses the piping vibration due to the effect of shock pulsation by the cavitation of the flow control valves for the recirculation piping of feed-water pump system in combined cycle power plants.
탄소광물화 기술은 석탄재와 이산화탄소를 반응시켜 건설재료 등으로 활용이 가능한 복합탄산염 등의 부산물을 생산함과 동시에 이산화탄소를 탄산염에 고정화하여 온실가스 감축효과를 얻을 수 있는 기술로, 이산화탄소 감축 및 경제적 잠재력을 고려하면 국가 온실가스 감축 목표를 실현하기 위한 유용한 방안이 될 수 있다. 그러나 아직까지는 해당 기술의 이산화탄소 감축 성능과 환경적인 이점, 경제성 등에 대한 자료가 적어서 기술의 상용화 가능성에 대해서는 명확하지 않은 상태이다. 본 연구는 국내 순환유동층 발전소에서 발생되는 이산화탄소와 석탄재를 이용하는 이산화탄소 투입량 기준 6,000 tonCO2/년 규모의 탄소광물화 설비에 대해 이산화탄소 감축량 및 경제성 분석을 수행했다. 공정 분석 결과 1톤의 복합탄산염 생산 시 실질적인 이산화탄소 감축량은 약 45.8 kgCO2eq, 연간 약 805.3 tonCO2로 산정되었으며, 경제적 편익 분석 시 비용편익분석비(B/C Ratio)는 1.04, 내부수익률(IRR)은 10.65 %, 순현재가치(NPV)는 24,713,465 원으로 나타나, 탄소광물화 설비가 어느 정도 경제성을 확보하고 있는 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 시멘트 사용량을 저감하고 다량의 혼화재를 사용하여 고강도 콘크리트 제조 과정에서 시멘트에 의한 $CO_2$ 발생량을 감소시킬 목적으로 혼화재 및 무기계 자극제를 사용한 고강도 콘크리트의 역학적 특성을 평가하였으며, HVMA 결합재 도출과 W/B 변화 및 양생온도에 따른 HVMA 고강도 콘크리트를 실험하였다. 실험결과, 다량의 혼화재와 무기계 자극제인 열병합애시와 무수석고를 혼합 사용한 HVMA 결합재 배합을 설계하였으며, 설계된 HVMA 결합재를 사용할 경우 W/B 26% 수준에서 HVMA 고강도 콘크리트 배합이 유동특성과 역학적 특성이 양호한 것으로 나타났다. 또한 HVMA 결합재를 사용한 고강도 콘크리트의 양생온도 영향을 검토한 결과, 양생온도 $20^{\circ}C$ 이상 확보한 경우에는 50MPa 이상의 고강도 HVMA 고강도 콘크리트 제조가 실용화 가능성이 높은 것으로 나타났다.
석탄재는 시멘트 클링커의 실리카와 알루미나질 공급원으로서 활용이 고려되고 있다. 이러한 석탄재의 시멘트 클링커 소성과정에서 소성온도에 따른 고온 미세구조변화를 검토하여, 시멘트 클링커 소성에서 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 시멘트 클링커의 원료로서 사용된 석탄재는 소성온도 950 ℃부터 입자 표면의 형상변화가 관찰되었으며, 1250 ℃ 이상의 소성온도에서 부터는 석탄재의 형상이 소멸되었다. 석탄재의 Al, Fe 성분은 1350 ℃ 이상의 온도에서는 시멘트 간극상으로 전환되는 되는 것을 확인하였다. 또한, 다량의 석탄재를 원료로 적용한 클링커는 1150~1200 ℃의 소성온도 구간에서 Lime의 함량이 낮고, Belite의 함량이 높게 나타나, 석탄재의 적용으로 초기 소성온도에서 칼슘실리케트 광물의 형성이 더 원활하게 진행되는 것을 확인하였다.
건설폐기물의 증가에 따라 지속가능한 기술로 폐콘크리트의 재사용에 대한 연구가 활발해지고 있다. 따라서 이 연구에서는 순환골재를 활용한 콘크리트의 유동성, 압축강도 및 쪼갬인장강도에 대한 특성을 조사하였다. 실험변수로는 콘크리트의 설계강도, 순환골재의 함수상태, 총 굵은골재량에 대한 순환굵은골재의 치환율, 플라이애쉬 사용 유무 등을 사용하여 11가지 경우에 대한 시험체 제작과 실험을 계획하였다. 굳지 않은 순환골재 콘크리트의 유동성을 평가하기 위해 ICAR 레오미터를 이용하여 유동곡선실험을 실시하였고, 슬럼프 실험 결과와 비교하였다. 순환골재와 플라이애쉬의 사용은 슬럼프와 유동곡선 모두 콘크리트의 유동성을 향상시키는 결과를 얻었다. 순환골재의 치환율이 증가할수록 항복응력이 감소하였으며, 이를 통해서 슬럼프와 항복응력은 대략적으로 반비례 관계에 있는 것을 확인하였다. 또한 플라이애쉬를 함유한 순환골재 콘크리트는 플라이애쉬를 함유하지 않은 경우에 비해 상당히 낮은 소성점도를 보였다. 순환골재를 사용한 콘크리트의 압축강도, 쪼갬인장강도는 치환율이 증가할수록 감소하는 경향을 보였고, 순환골재를 30% 이상 치환한 경우는 이러한 경향이 보다 뚜렷하게 보였다. 순환골재를 30% 치환하고, 플라이애쉬를 사용한 콘크리트는 장기강도 증진에 도움이 되는 것으로 판단된다.
Flow characteristics at secondary recirculation zone in a liquid fuel ramjet combustor are investigated using CFD and 3-D Stereoscopic PIV method. The combustors have two rectangular inlets that form 90 degree each other. Three guide vanes were installed in each rectangular inlet to improve the flow stability. The tested angle of the air intakes was 60 degree. The experiments were performed in the water tunnel test with the same Reynolds number in the case of Mach0.3 at inlet. Both computational and experimental results showed the secondary recirculation flow occurred at the front junction of inlet main stream and combustor chamber. The size of secondary recirculation region increased with upon closer center of axial combustor. Since the performance of combustor depends on not only the main recirculation in the dome region but also the secondary recirculation flow in a junction region, the optimal angle of the air intakes should consider the recirculation size as frame holder.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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