• 제목/요약/키워드: Ceramic heat exchanger

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세라믹 열교환기의 성능 평가를 위한 실험적 연구 (An Experimental Study for performance evaluation of a ceramic heat exchanger)

  • 최현수;신동훈;정태용;박상환
    • 한국에너지공학회:학술대회논문집
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    • 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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    • pp.44-44
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    • 2010
  • 대부분의 산업분야에서 사용되는 공업로는 연소 시 $1000^{\circ}C$이상의 고온 배기가스가 배출되고 있기 때문에, 이들 배기가스로부터 폐열을 회수하여 에너지를 절감하고자 열교환기를 사용하고 있다. 하지만 현재 사용되고 있는 금속 소재의 열교환기의 경우 사용온도가 $800^{\circ}C$로 제한되어 있으며, 산화, 부식, creep등의 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 세라믹 소재의 열교환기를 제작하여 열전달율, 공기누설율등을 평가하는 성능실험을 하였다. 실험방법은 연소시작 후 정상상태에 도달하기까지의 경향을 알아보고 공기유량과 가스유량에 변화를 주었을 때, 열전달율과 공기누설율등을 평가하고 이론적인 데이터와 비교하였다. 실험 결과, $1300^{\circ}C$이상의 환경에서도 정상적으로 작동하였으며, 외부환경조건을 고려하였을 때, 이론적인 데이터와 근접한 데이터를 얻을 수 있었다. 그러나 대류열전달에 의한 열손실과 공기누설등이 문제점으로 지적되었다. 향후 연구에서는 대류열전달에 의한 열손실을 고려한 연구와 효과적인 씰링으로 누설을 줄일 수 있는 실험장치를 개발할 필요가 있다.

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초고온 MEMS용 SiCN 미세구조물 제조 (Fabrication of SiCN Microstructures for Super-Temperature MEMS applications)

  • 우형순;김규현;노상수;정귀상
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 춘계학술대회 논문집 반도체 재료 센서 박막재료 전자세라믹스
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    • pp.125-128
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    • 2004
  • In this paper, a novel processing technique for fabrication of high-temperature MEMS based on polymer-derived SiCN microstructures is described. PDMS molds are fabricated on SU-8 photoresist using standard UV-photolithographic processes. Liquid precursors are injected into the PDMS mold. And then, the resulting solid polymer structures are crosslinked under isostatic pressure, and pyrolyzed to form a ceramic capable of withstanding over $1500^{\circ}C$. These fabricated SiCN structures would be applied for high-temperature applications, such as heat exchanger and combustion chamber.

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PDMS 몰드를 이용한 초고온용 SiCN 구조물의 제작 (Fabrication of SiCN structures using PDMS mold for high-temperature applications)

  • 우형순;김규현;정귀상
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2003년도 추계학술대회 논문집 Vol.16
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    • pp.376-379
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    • 2003
  • In this paper, a novel processing technique for fabrication of high-temperature MEMS based on polymer-derived SiCN microstructures is described. PDMS molds are fabricated on SU-8 photoresist using standard UV-photolithographic processes. Liquid precursors are injected into the PDMS mold. And then, the resulting solid polymer structures are crosslinked under isostatic pressure, and pyrolyzed to form a ceramic capable of withstanding over $1500^{\circ}C$. These fabricated SiCN structures would be applied for high-temperature applications, such as heat exchanger and combustion chamber.

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2단 다공성 매체버너에서 열교환기를 모사한 수관 유무에 따른 연소 특성 비교 (Comparison of Combustion Characteristics With and Without Water Tube Simulating Heat Exchanger in Two Sections Porous Media Burner)

  • 이희도;김재현;이기만
    • 한국가스학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.24-34
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    • 2019
  • 본 연구에서는 수관식 보일러의 열교환기를 모사하기 위하여 수관의 존재 유무에 따른 화염의 안정화와 연소 특성을 당량비와 유속에 따라 비교하였다. 버너는 화염이 존재하는 SiC foam과 역화 방지를 위한 세라믹 보드, 균일한 유동장을 형성하는 알루미나 볼로 구성되며, 반경 반향의 열 손실을 최소화하기 위하여 단열재로 밀폐되어 있다. 결과적으로 수관이 존재하는 경우 낮은 당량비 구간에서 역화 및 날림 현상의 경계가 넓어지는 것을 안정화 영역에서 확인할 수 있었다. 또한, 수관이 존재하는 경우 NOx 배출량이 수관이 없는 경우보다 증가하는 것을 확인하였다. 이는 수관이 존재함으로써 열 손실을 억제하여 화염의 온도가 증가하는 것으로 판단하였으며, O2 배출량과 화염의 온도를 예측하여 입증하였다.

열교환장치의 구조 및 재질에 따른 열회수율과 파울링의 발생 특성 (Characteristics of Heat Recovery Rate and Fouling according to Structures and Materials in Heat Exchangers)

  • 김현상;김용구;봉춘근;이명화
    • 자원리싸이클링
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    • 제24권2호
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    • pp.3-12
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    • 2015
  • 본 연구에서는 급수예열기 및 공기예열기 등의 열교환장치의 구조 및 재질에 따른 열회수율 및 파울링 발생량 특성에 대해 조사하였다. 열교환기는 석탄화력발전소에서 일반적으로 구성된 급수예열기와 공기예열기를 대상으로 하였고, 소형소각로를 제작하여 모사실험을 수행하였다. 24시간동안 미분탄을 연소하면서 파울링 발생 및 열회수율의 변화를 관찰하였는데, 급수예열기의 구조에 따른 파울링 발생량은 핀(FIN) 튜브형 > 튜브 연결형 > 파이프형 > 자동세정형의 순서로 발생량이 많았으며, 그에 따른 열회수율은 핀튜브형 > 자동세정형 > 파이프형 > 튜브연결형 순으로 높게 나타났다. 공기예열기의 경우에는 구조에 따라 핀(FIN)튜브형 > 핀(FIN)판형 > 파이프형 > 테프론 파이프형 > 세라믹 파이프형 순으로 파울링 발생량이 많았으며, 열회수율도 같은 순서로 높게 나타났다. 재질의 내구성, 내산성, 내열성 등을 고려하여 세라믹이나 테플론 코팅을 할 경우에는 파울링량을 감소시킬 수는 있으나, 열회수율이 낮게 나타나 비효율적이었다.

설비공학 분야의 최근 연구 동향 : 2009년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research : A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2009)

  • 한화택;이대영;김서영;최종민;백용규;권영철
    • 설비공학논문집
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    • 제22권7호
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    • pp.492-507
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    • 2010
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2009. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) Research trends of thermal and fluid engineering have been surveyed as groups of general thermal and fluid flow, fluid machinery and piping, and new and renewable energy. Various topics were covered in the field of general thermal and fluid flow such as an expander, a capillary tube, the flow of micro-channel water blocks, the friction and anti-wear characteristics of nano oils with mixtures of refrigerant oils, etc. Research issues mainly focused on the design of micro-pumps and fans, the heat resistance reliability of axial smoke exhaust fans, and hood systems in the field of fluid machinery and piping. Studies on ground water sources were executed concerning two well type geothermal heat pumps and multi-heat pumps in the field of new and renewable energy. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the heat transfer in thermoelectric cooling systems, refrigerants, evaporators, dryers, desiccant rotors. In the area of industrial heat exchangers, researches on high temperature ceramic heat exchangers, plate heat exchangers, frosting on fins of heat exchangers were performed. (3) In the field of refrigeration, papers were presented on alternative refrigerants, system improvements, and the utilization of various energy sources. Refrigeration systems with alternative refrigerants such as hydrocarbons, mixed refrigerants, and $CO_2$ were studied. Efforts to improve the performance of refrigeration systems were made applying various ideas of suction line heat exchangers, subcooling bypass lines and gas injection systems. Studies on heat pump systems using unutilized energy sources such as river water, underground water, and waste heat were also reported. (4) Research trend in the field of mechanical building facilities has been found to be mainly focused on field applications rather than performance improvements. In the area of cogeneration systems, papers on energy and economic analysis, LCC analysis and cost estimating were reported. Studies on ventilation and heat recovery systems introduced the effect on fire and smoke control, and energy reduction. Papers on district cooling and heating systems dealt with design capacity evaluation, application plan and field application. Also, the maintenance and management of building service equipments were presented for HVAC systems. (5) In the field of architectural environment, various studies were carried to improve indoor air quality and to analyze the heat load characteristics of buildings by energy simulation. These studies helped to understand the physics related to building load characteristics and to improve the quality of architectural environment where human beings reside in.