• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.23-29
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• 2016

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 단일 휜튜브에서의 양력과 항력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 단일 휜튜브에서 양력과 항력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 단일 휜튜브 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권5호
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• pp.43-55
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• 2020

가스터빈 블레이드의 핀-휜 배열의 냉각 성능을 향상시키기 위하여 분절핀을 설치하여 효과를 분석하였다. 분절핀의 위치에 따른 유동 및 열전달 특성 변화를 수치해석을 통해 분석하였다. 분절핀이 설치되지 않은 엇갈림 핀-휜 배열인 기존형상 와 분절핀이 X₂/D_p=1.25 간격 떨어진 분절핀적용형상 1과 X₃/D_p=1.75 간격 떨어진 분절핀적용형상 2 를 비교하였다. 해석 결과 분절핀의 설치로 인해 핀-휜 배열 전단부에서 발생하는 말발굽와류의 세기가 강화되는 것을 확인하였다. 또한 핀-휜 배열 후단부에서 발생하는 멤돌이 와류의 세기가 약해지는 것을 확인하였다. 이로 인해 바닥면의 열전달 분포가 크게 상승하는 것을 확인 하였다. 반면 분절핀의 설치로 인해 압력손실은 증가하였으나, 열성능계수는 분절핀 적용형상 2 에서 최대 23.8% 가량 증가하는 것을 확인하였다. 이를 통해 향후 가스터빈 핀-휜 냉각 유로 설계 시 분절핀을 설치하면 냉각 성능이 증대 될 것으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.1461-1466
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• 2003

This paper presents the effects of the fin array and pitch on the frost layer growth of a heat exchanger. The numerical results are compared with experimental data of a cold plate to validate the present model, and agree well with experimental data within a maximum error of 8%. The characteristics of the frost formation on staggered fin array are somewhat different from those of in-line array. The frost layer at the first fin of the in-line array grows rapidly, compared to second fin, whereas the difference of the frost layer growth between the fins of the staggered array is small. For fin pitch below 10 mm, the frost layer growth of second fin in the staggered array is affected by that of first fin. The frost layer growth and heat transfer of single fin deteriorate with decreasing fin pitch regardless of fin array, however, the thermal performance of a heat exchanger, considering increase of heat surface area, becomes better.

• 설비공학논문집
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• 제15권9호
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• pp.711-717
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• 2003

This paper presents the effects of the fin array and pitch on the frost layer growth of a heat exchanger. The numerical results are compared with experimental data of a cold plate to validate the present model, and agree well with experimental data within a maximum error of 8%. The frost behaviors of the staggered fin array are somewhat different from those of in-line array. The frost layer formed on the first fin of the in-line array grows rapidly, compared to second fin, whereas the difference of the frost layer growth between the fins of the staggered array is small. For fin pitch below 10 m, the frost layer growth of second fin in the staggered array is affected by that of first fin. The thickness of the frost layer and heat transfer of single fin are reduced with decreasing fin pitch regardless of fin array. However, the thermal performance of a heat exchanger is enhanced due to the increase of heat transfer surface area.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2055-2060
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• 2007

Microfin arrays with fin heights of 100 ${\mu}$m and 200 ${\mu}$m and six different spacings from 30 ${\mu}m$to 360 ${\mu}m$ are fabricated using the DRIE process. Natural convective heat transfer around the microfin arrays on both vertical and horizontal surfaces is experimentally examined. It turns out that the orientation effect of microfin arrays is negligible compared with macrofin arrays. The obtained heat transfer coefficients are compared with the existing heat transfer correlation for the macrofin arrays. It is concluded that the existing macrocorrelation is no longer valid for the microfin arrays. Relevant empirical correlations for microfin arrays on the vertical and horizontal surfaces are presented based on the present experimental data.

• 설비공학논문집
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• 제14권11호
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• pp.871-879
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• 2002

The characteristics of flow and heat transfer in the heat exchanger of heat pipes with fins have been studied numerically for cooling enhancement of electronic components of KTX (Korea Train eXpress). Numerical analysis and methodology have been conformed by comparing the experimental results for inlined array of heat pipes. The staggered arrangement of heat pipes has been proposed in order to achieve heat transfer enhancement. As results, the geometry change to the staggered array is conformed to increase the heat transfer of the system accompanied by an increase of pressure drop. The current results of friction factor and Colburn j factor are presented in terms of Reynolds number and staggered distance, and are expected to use for design and manufacture of such a system.

• 에너지공학
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• 제14권4호
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• pp.241-247
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• 2005

3열 정렬형 관군 배열에서 3열의 'common flow up'과 'common flow down' 형상의 와류발생기를 부착하여 와류발생기에 의한 열전달 촉진과 압력강하를 비교하였다 선행 연구자들이 제안한 'common flow down' 형상의 와류발생기는 와류발생기가 없는 휜-관군에 비해 열전달 촉진은 $10\%{\~}25\%$ 향상되었고, 압력강하는 $20\%{\~}35\%$ 증가하였다. 'common flow up' 형상의 와류발생기의 경우 후연 수평거리(${\Delta}y$)를 변화시키면서 평가하였다. 와류발생기는 삼각형과 사각형 형상을 적용하였다. 후연 수평거리(${\Delta}y$)가 5mm이고 삼각형의 'common flow up' 형상의 와류발생기가 정렬형 관군에서 설치될 때 Reynolds수(유로 높이의 배를 기준으로)가 $300{\~}2700$ 범위에서 열전달촉진은 10까지 향상하였고, 동시에 압력강하는 $8\%{\~}15\%$ 감소하였다. 삼각형 와류발생기가 부착된 휜-관군의 성능이 상대적으로 작은 압력강하 때문에 사각형 와류발생기가 부착된 휜-관군의 성능보다 좋게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권4호
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• pp.28-34
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• 2019

본 연구에서는 터빈 냉각에 널리 사용되는 핀-휜 배열에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서 원형 튜브 전방에 익형 와류발생기가 위치하며, 익형 단면 형상은 NACA-9410을 사용하였다. 본 논문에서는 와류 발생기가 있는 핀-휜 배열 유동의 전열 성능과 유동 특성을 수직인 방향으로 변화시키며 기존의 핀-휜 유동과 비교하였다. 레이놀즈수 영역은 6000, 10000 그리고 15000 세 가지를 계산하였다. 전산 해석은 상용 프로그램인 ANSYS v18.0 CFX, 난류 모델은 $k-{\omega}$ SST를 사용하였다. 결과적으로 전열 성능은 최대 5.8% 증가하였고 압력 손실은 1% 미만으로 증가하였다.

• 청정기술
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• 제14권4호
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• pp.265-270
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• 2008

본 연구는 전자기기 모듈의 공기 냉각용 정렬 배열된 핀-휜 열교환기에서 휜 형상의 변화가 유동 및 열전달에 미치는 영향을 수치적으로 해석하였다. 휜 단면의 기하학적 형상은 세 가지로서 원형, 타원형, 그리고 날개형이었다. 취급된 모든 휜의 단면적과 높이는 서로 동일하지만, 그 표면적만은 서로 달랐다. 그 결과, 휜의 표면적, 열전달계수, 그리고 열전달 성능은 휜의 형상에 크게 의존하였다. 적절한 형상을 갖는 휜의 열전달 성능은 세 가지 형태의 핀-휜 중에서 날개형 핀-휜이 가장 우수하였다. 이러한 결과로부터 공기의 유량증가측은 휜의 밀도증가 없이 적절한 핀-휜의 형상변화만으로도 핀-휜 열교환기의 냉각성능을 크게 향상 시킬 수 있음을 알 수 있었다.