• 제목/요약/키워드: Flow and mass transfer

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LPMOCVD 법으로 증착된 TiO$_2$ 박막의 특성 (Properties of TiO$_2$ Thin Film Deposited by LPMOCVD)

  • 이하용;박용환;고경현;박정훈;홍국선
    • 한국세라믹학회지
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    • 제36권9호
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    • pp.901-908
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    • 1999
  • Effects of LPMOCVD process parameters on the properties of TiO2 thin film were investigated. Depositions were made in the range of temperature 300-67$0^{\circ}C$ with various TTIP(Titanium Tetraisopropoxide) concentrations by contrlling bubbler temperature(40-8$0^{\circ}C$) and/or flow rate(30-90 sccm). Post annealing treatments were carried out at 500-80$0^{\circ}C$ range in the air. Films deposited at 40$0^{\circ}C$ have denser morphology than those of films deposited at 50$0^{\circ}C$ and $600^{\circ}C$ due to slower deposition rate. Bubbler temperature can affect on the deposition rate in mass transfer controlled regime such as 50$0^{\circ}C$ or higher but not below 50$0^{\circ}C$ where surface reaction rate becomes important. On the contrary for films deposited above 50$0^{\circ}C$ flow rate can raise deposition rate but eventually saturate it at the 50 sccm and above due to retarded adhesion of decomposed species. But for films deposited at 40$0^{\circ}C$ deposition rate increases stadily with flow rate. As the film becomes more porous A(200) texture can not be developed and AnataselongrightarrowRutile transition kinetics increases.

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설비공학 분야의 최근 연구 동향: 2011년 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 2011)

  • 한화택;이대영;김서영;최종민;백용규;김수민
    • 설비공학논문집
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    • 제24권6호
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    • pp.521-537
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    • 2012
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2011. 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 fluid machinery and fluid flow, thermodynamic cycle, and new and renewable energy. Various topics were presented in the field of fluid machinery and fluid flow. Research issues mainly focused on the rankine cycle in the field of thermodynamic cycle. In the new and renewable energy area, researches were presented on geothermal energy, fuel cell, biogas, reformer, solar water heating system, and metane hydration. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer, nanofluids and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included heat transfer above liquid helium surface in a cryostat, methane hydrate formation, heat and mass transfer in a liquid desiccant dehumidifier, thermoelectric air-cooling system, heat transfer in multiple slot impinging jet, and heat transfer enhancement by protrusion-in-dimples. In the area of pool boiling and condensing heat transfer, researches on pool boiling of water in low-fin and turbo-B surfaces, pool boiling of R245a, convective boiling two-phase flow in trapezoidal microchannels, condensing of FC-72 on pin-finned surfaces, and natural circulation vertical evaporator were actively performed. In the area of nanofluids, thermal characteristics of heat pipes using water-based MWCNT nanofluids and the thermal conductivity and viscosity were measured. In the area of industrial heat exchangers, researches on fin-tube heat exchangers for waste gas heat recovery and Chevron type plate heat exchanger were implemented. (3) Refrigeration systems with alternative refrigerants such as $CO_2$, hydrocarbons, and mixed refrigerants were studied. Heating performance improvement of heat pump systems were tried applying supplementary components such as a refrigerant heater or a solar collector. The effects of frost growth were studied on the operation characteristic of refrigeration systems and the energy performance of various defrost methods were evaluated. The current situation of the domestic cold storage facilities was analyzed and the future demand was predicted. (4) In building mechanical system fields, a variety of studies were conducted to achieve effective consumption of heat and maximize efficiency of heat in buildings. Various researches were performed to maximize performance of mechanical devices and optimize the operation of HVAC systems. (5) In the fields of architectural environment and energy, diverse purposes of studies were conducted such as indoor environment, building energy, and renewable energy. In particular, renewable energy and building energy-related researches have mainly been studied as reflecting the global interests. In addition, various researches have been performed for reducing cooling load in a building using spot exhaust air, natural ventilation and energy efficiency systems.

컴퓨터 CPU 냉각용 방열기 튜브 삽입길이에 따른 열유동 해석 (A Numerical Study of the Effects of Heat Transfer and Fluid Flow on Tube Insertion Length in Computer-Cooling Radiators)

  • 최진태;권오경;윤재호;김용찬
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권2호
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    • pp.145-152
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    • 2011
  • 컴퓨터용 방열기의 헤더부 튜브 삽입길이에 따른 열전달 및 유동특성을 파악하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 튜브삽입길이 0, 5, 10mm의 3가지 해석모델을 선정하였으며 해석결과의 타당성 검증을 위해 삽입길이가 5mm 일 때 샘플을 실험결과와 비교하였다. 유량분배의 균일성을 판단하기 위해 각 튜브에서 유량비를 분석하였고, 유량분배 특성을 정량적으로 비교하기 위하여 유량균일도를 정의하였다. 해석결과를 통하여 모든 샘플에서 열전달량과 압력강하는 질량유량이 증가함에 따라 점차 증가하였으며, 튜브삽입길이가 10mm(h/D=0.5)인 샘플 3의 열전달량과 압력강하는 가장 크게 나타났다. 유량균일도(Stotal )를 조사하였을 때 튜브삽입길이가 0mm(h/D=0)인 샘플 1이 0.0052로 가장 균일한 유량분포를 보였다.

판형 핀을 가진 원통-다관형 열교환기의 열전달 특성에 관한 연구 (Study on Heat Transfer Characteristic of Shell-and-Tube Heat Exchanger with Plate Fin)

  • 임태우;조동현
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권1호
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    • pp.46-51
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    • 2009
  • 본 논문은 세 개의 서로 다른 관수(9, 13 그리고 19)를 가지는 원통-판형 핀 관의 원통 측에서의 열전달 성능을 실험적 방법으로 평가하였다 관외를 흐르는 오일은 관내를 흐르는 냉각수에 의해 냉각된다. 오일 쿨러의 원통-다관형 열교환기는 단일 셀 통로와 두 개의 관 통로로 구성되며, 관 내경은 8.82mm, 관 길이는 575mm이다. 오일의 질량 유량은 $1.2{\sim}6.0m^3/h$이며, 냉각수의 질량 유량은 $0.6{\sim}3.0m^3/h$이다. 실험결과 9개의 관수를 가지는 열교환기의 총합 열전달계수는 13개와 19개의 관수의 열전달계수보다 각각 약 1.8배와 2.3배 높게 나타났다.

핀-튜브 열교환기와 알루미늄 열교환기의 전열성능과 압력강하 특성비교 (Comparison of Heat Transfer Performance and Pressure Drop of Fin-Tube and Aluminum Heat Exchangers)

  • 장근선;이현수;김재덕
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권2호
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    • pp.222-229
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    • 2009
  • 본 논문에서는 루버형 핀 형상을 가진 핀-튜브 열교환기와 알루미늄 평행류 열교환기의 에어컨 응축기 조건에서의 열전달 성능과 공기측 압력강하 특성을 비교하였다. 모든 실험은 ASHRAE 표준에 근거해 제작된 공기엔탈피형 칼로리미터를 사용하여 수행하였다. 관외 측 공기 속도는 0.7-1.6 m/s까지 0.3 m/s 간격으로 변화시켰으며 건구온도는 $20^{\circ}C$, 상대습도는 60%로 유지하였다. 관내 측 물의 입구온도는 $70^{\circ}C$, 유량은 10 LPM로 고정하였다. 알루미늄 열교환기의 열전달 성능은 루버 핀-튜브 열교환기보다 단위체적당, 단위질량당, 단위열전달면적당 약 17-163%정도 높게 나타나는 연구결과를 보였으며 반면에 공기측 압력강하는 핀-튜브 열교환기에 비해 약 19-81% 정도 낮게 나타났다.

지상 및 미소중력 환경에서 물리적 승화법 공정에 미치는 불순물의 영향 분석: 염화제일수은에 대한 응용성 (Numerical Analysis for Impurity Effects on Diffusive-convection Flow Fields by Physical Vapor Transport under Terrestrial and Microgravity Conditions: Applications to Mercurous Chloride)

  • 김극태;권무현
    • 공업화학
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    • 제27권3호
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    • pp.335-341
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    • 2016
  • 본 연구에서는 지상 및 미소중력환경하에서 물리적 승화법 공정에서의 확산-대류유동에 미치는 불순물의 영향을 이론적으로 $Hg_2Cl_2-I_2$ 시스템에 적용하여 규명하는 것이다. 이론적 해석은 증기상에서 확산-대류 흐름, 열 및 물질전달을 속도 벡터 흐름, 유선, 온도, 농도 분포를 통하여 제시된다. 결정 영역에서의 전체 몰플럭스는 중력가속도와 성분 $I_2$, 불순물에 상당히 민감하게 반응한다. 성분 $I_2$을 증가시켰을 때, 농도 대류효과는 확산-대류 유동흐름을 안정화시키는 경향이 있다. 지상중력가속도의 0.001환경에서는 유동흐름은 1차원포물선의 흐름 구조를 나타내며, 확산지배형태를 보여주고 있다. $10^{-3}$지상중력가속도 이하에서는 대류 영향은 무시할 수 있다.

액화석유가스 용기의 자연 증발량에 관한 연구 (A Study on the Natural Evaporation Capacity of LPG Container)

  • 조영도;김지윤
    • 한국가스학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.22-29
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    • 2001
  • 체적거래제에 의하여 소규모 공동주택에 가스를 공급하기 위하여 적절한 용기설치수의 결정 및 용기교체시기에 대한 검토가 필요하다. 그러나 지금까지 국내에 축적된 자료가 없을 뿐만 아니라 용기 설치수의 결정과 용기수 및 가스사용 형태에 따라 용기교체시 남아 있는 액화석유가스 양에 대한 이론적 검토가 없었다. 따라서 본 연구에서는 자연기화능력, 잔량, 용기의 온도, 용기내부 압력 등을 시뮬레이션으로 살펴보았다. 용기표면으로부터 액화석유가스 용기의 총괄 열전달계수의 변화에 따른 자연기화량 변화는 크지 않으며, 실험으로부터 구한 값은 약 $9{\~}13 kcal/m^2{\cdot}hr{\cdot}^{\circ}C$이었다. 그리고 액화석유가스 용기내부의 압력이 압력조정기의 압력조정 하한계에 도달하였을 때 가스방출 유량은 공기로부터 전달되는 열량과 균형을 이루는 일정한 값으로 급격히 감소하였다. LP가스용기의 자연기화능력은 외기온도 및 프로판의 조성에 따라 증가하였고, 연속사용시간에 따라 초기 급격히 감소하여 일정한 값으로 수렴하였다. 한 가구당 용기수는 자동절체기 사용에 의하여 감소시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

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300MW급 IGCC를 위한 건식 분류층 석탄 가스화 공정의 동적 상태 모사 (The Process Simulation of Entrained Flow Coal Gasification in Dynamic State for 300MW IGCC)

  • 김미영;주용진;최인규;이중원
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제21권5호
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    • pp.460-469
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    • 2010
  • To develop coal gasfication system, many studies have been actively conducted to describe the simulation of steady state. Now, it is necessary to study the gasification system not only in steady state but also in dynamic state to elucidate abnormal condition such as start-up, shut-down, disturbance, and develop control logic. In this study, a model was proposed with process simulation in dynamic state being conducted using a chemical process simulation tool, where a heat and mass transfer model in the gasifier is incorporated, The proposed model was verified by comparison of the results of the simulation with those available from NETL (National Energy Technology Laboratory) report under steady state condition. The simulation results were that the coal gas efficiency was 80.7%, gas thermal efficiency was 95.4%, which indicated the error was under 1 %. Also, the compositions of syngas were similar to those of the NETL report. Controlled variables of the proposed model was verified by increasing oxygen flow rate to gasifier in order to validate the dynamic state of the system. As a result, trends of major process variables were resonable when oxygen flow rate increased by 5% from the steady state value. Coal flow rate to gasifier and quench gas flow rate were increased, and flow rate of liquid slag was also increased. The proposed model in this study is able to be used for the prediction of gasification of various coals and dynamic analysis of coal gasification.

고분자전해질 연료전지의 환원극 블록과 공기 유량 영향에 대한 전산 해석 연구 (A Numerical Study of Cathode Block and Air Flow Rate Effect on PEMFC Performance)

  • 조성훈;김준범
    • 공업화학
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    • 제33권1호
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    • pp.96-102
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    • 2022
  • 고분자전해질막 연료전지의 반응물인 수소와 산소는 기체 상태이므로, 반응물이 원활히 전달될수록 작동 전압의 손실을 줄일 수 있다. 높은 전류밀도 영역에서 산소 물질 전달이 전압 손실을 좌우하므로, 환원극 유로의 형상 변경에 대한 연구들이 진행되어 왔다. 환원극 유로 형상 중에서 유로를 막는 블록은 반응물을 다공성 매질인 기체확산층으로 강제 대류 하도록 사용되었다. 본 연구에서는 간단한 단 채널의 연료전지 모델에 블록을 배치하였다. 전산 유체역학을 사용하였고, 공기 공급 유량을 달리하였을 때 블록으로 인한 강제 대류 효과가 전압-전류 곡선과 국부 전류 밀도에 대한 영향을 연구하였다. 기체확산층으로의 강제 대류 현상을 통하여 적은 공기 공급 유량으로도 높은 전류 밀도를 얻을 수 있었다. 다수의 블록을 직렬로 배치한 경우에 1개의 블록만 배치한 것보다 강제 대류 효과를 증가시켜 높은 전류밀도를 얻을 수 있었다.

그루브형 히트파이프를 갖는 이중진공관형 태양열 집열기의 열전달특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Heat Transfer Characteristics of a Grooved Heat Pipe for Solar Collector)

  • 김병기;정경택;장환영;서정세
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2006년도 하계학술발표대회 논문집
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    • pp.965-969
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    • 2006
  • This study investigated heat transfer characteristics between absorber and heat pipe used to extract heat from concentric evacuated tubular collectors. In order to experiment, T-type thermocouples are attached to a evaporator of heat pipe and absorber of inner tube. A wall temperature distribution of absorber and heat pipe were carried out by experimental method under actual various ir-radiance and outdoor conditions. As a result, As to increase an irradiance, a wall temperature of absorber and heat pipe is gradually increased. The heat pipe was required about 20min to obtain steady state operation after start up and operates stable during various irradiance conditions. And the collector efficiency was about $50{\sim}70%$ when a mass flow rate is about $1.3{\ell}/min$.

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