Fuel cells are known as eco - friendly energy facilities that can use heat energy and electric energy at the same time. Fuel cells are classified according to the temperature and material used, and solid oxide fuel cell (SOFC) is relatively high temperature ($700-800^{\circ}C$). SOFC requires a hot box consisting of a high temperature stack, a reformer, a burner, and the heat exchangers in order to use energy efficiently. The hot box needs to maintain heat insulation performance at high temperature to reduce heat loss. However, Fibrous insulation, which is widely used, needs to be improved because it has a disadvantage that the thermal conductivity is rapidly increased due to the increase of temperature. Therefore, this study was carried out to develop a thermal insulation, which is applied to multiple layers insulation (MLI) technic, that can be used under SOFC operating conditions and prevent a drastic drop in thermal conductivity at high temperature. The developed insulation is consist of a thermally conductive material, a spacer, and a reflective plate. The thermal conductivity of the insulation was measured by in the thermal conductivity measuring device at high temperature range. As a result, it was confirmed that the developed layers insulation have an good thermal conductivity (0.116 W/mK) than fibrous insulation (0.24 W/mK) as a radiation shielding effect at a high temperature of 1,173 K.
본 연구의 목적은 100kW급 연료전지 시스템의 열관리 성능을 실도로 운전조건에서 분석하여, 성능 해석 모델링을 개발하는 것이다. 개발된 모델을 적용하여, 열관리 시스템의 운전조건 변화에 따른 성능 변화를 고찰하고자 한다. 해석 모델링은 핵심부품들에 대한 성능 평가 데이터를 바탕으로, 성능에 영향을 주는 변수들로 개발하였다. 개발된 연료전지 열관리 시스템 해석 모델링으로 다양한 실차 운전조건에서의 최적 열관리 시스템에 대한 전력소비량을 분석하였다. 주요하게, 연료전지 열관리시스템 핵심부품(워터펌프, 냉각 팬, 3 Way Valve, 라디에이터)에 대한 성능 특성 분석 후 모델링을 진행하였다. 개발된 모델링으로 운전조건에 따른 유량 예측을 하였고, 실험값과 예측값과의 비교분석을 통하여서, 해석 모델링에 대한 검증을 진행하였다. 과도해석을 통하여서, 냉시동시 냉각수 온도가 특정온도까지의 소요시간을 예측하였다. 스택 운전조건에서 스택 입출구 온도가 적정 수준에서 움직이기 위한 열관리 시스템 운전조건에 대한 예측을 진행하였다. 그 결과를 바탕으로, 소모전력과 열방출량과의 비교분석을 하였다. 개발된 해석 모델링은 핵심부품들의 성능 변화시 연료전지 시스템 운전에 대한 영향도를 분석할 수 있도록 활용할 예정이다.
A molecular memory device which has a structure of Al/$Al_2O_3$/ASA-15 LB monolayer/Ti/Al device, was fabricated. To study a charge transfer mechanism of molecular memory devices, current density-voltage (J-V) characteristics were measured at an increasing temperature range from 10 K to 300 K with an interval of 30 K. Strong temperature-dependent electrical property and tunneling through organic monolayer at low bias (below 0.5 V) were appeared. These experimental data were fitted by using a theoretical formula such as the Simmons model. In comparison between the theoretical and the experimental results, it was verified that the fitting results using the Simmons model about direct tunneling was fairly fitted below 0.5 V at both 300 K and 10 K. Hopping conduction was also dominant at all voltage range above 200 K due to charges trapped by defects located within the dielectric stack, including the $Al_2O_3$, organic monolayer and Ti interfaces.
This study performs the pilot-plant experiments to evaluate the effect of the oxygen enrichment on the co-incineration of municipal solid waste and organic sludge from a wastewater treatment facility. The design capacity of the stoker-type incinerator pilot-plant is 150 kg/h. Combustion chamber temperatures were measured as well as the stack gas concentrations, i.e., NOx, CO, and the residual oxygen. The maximum ratio of organic sludge waste to the total waste input is 30%. Also the oxygen-enriched air with 23% of oxygen in supplied air is used for stable combustion. As the co-incineration ratio of the sludge increased up to 30% of the total waste input, the primary and the secondary combustion chamber temperature was decreased $to900^{\circ}C$ (primary combustion chamber), $750^{\circ}C$(secondary combustion chamber), respectively, approximately $200^{\circ}C$ below the incineration temperature of the domestic waste only (primary: $1,100^{\circ}C$, secondary: $950^{\circ}C$). However, if the supplied air was enriched to 22% oxygen content in air, the incinerator temperature was high enough to burn the waste mixture with 30% sludge, which has the heating value of 1,600 kcal/kg.
본 연구에서는 열음향 냉동기에 적합한 공명기를 열 및 음향학 이론에 근거하여 설계하는 방법론을 제시하고, 실제 제작하여 열음향 효과를 살펴보았다. 특히, 저온부의 열손실을 줄이고, 모세관 스택의 위치 및 길이를 최적화 함으로써 스택양단에서 온도차이를 크게 만드는 것을 목표로 하여 설계하고 제작하였다. 실험 결과, 33W의 입력전력으로 스택 양단에서 열부하가 걸려있지 않은 상태에서 22.7$^{\circ}$ 만큼의 온도차이를 얻어 내었고, 최저 4.3$^{\circ}$C까지 저온부의 온도를 낮추었다.
The ventilation performance for the various venting duct arrays has been experimentally compared in the scaled model of the container hold. Most container ships have the ventilation duct system to remove effectively the condensing heat released from container refrigerator. The existing duct system is vertically installed and basically has the number of duct as many as the columns of reefer container stack. In this study, to make up for the weak points having stagnantly hot legions in the centered area of container hold for the present system, the horizontal upward jotting duct system was proposed and proved by temperature rising tests on the scaled model. In this paper, the expected flow regimes and the thermal and hydrodynamic analogies as well as the measured temperature distributions in a hold for various duct types and heat released rates are deeply discussed.
공기 가열 장치는 크게 연소식과 열교환식 2가지가 있으며, 본 논문은 공기를 오염시키지 않은 열교환 방식인 청정 공기 가열 장치의 설계 방법을 기술하였다. 가열 장치는 크게 연소기 (Burner), 가열로 (Furnace), 열교환기 (Heat Exchanger), 배기구로 구성되어 되며, 가열되는 공기 유량과 입/출구 온도값으로부터 가열원인 연소기의 열용량과 연소기 연료인 LNG의 소요량을 구한다. 열교환기 내부에서 연소기의 뜨거운 연소가스와 가열되는 차가운 공기간의 열매체를 통한 간접 열교환이 이루어지므로, 가열되는 공기의 입/출구 온도에서 열교환기의 용량, 크기, 작동 최대 온도를 얻을 수 있게 된다.
수소연료전지 자동차 압력 용기에는 연료전지 스택으로 수소의 흐름을 제어하기 위해 전자 밸브가 부착되고 있다. 전자 밸브의 솔레노이드는 전기 신호에 의해 유로를 개폐하는 역할을 하며, 전원이 인가되는 시간이 경과함에 따라 온도가 상승하여 일정 온도에서 포화된다. 특히 온도의 상승은 솔레노이드의 흡인력을 감소시키므로 안정적인 수소 공급을 위해서 설계 시 포화 온도와 온도에 따른 흡인력 특성 파악이 요구된다. 본 연구에서는 솔레노이드 설계 변수에 따른 포화 온도 계산식을 제안하고 열 유동 해석을 통해 타당성을 확인하였다. 또한, 온도에 따른 흡인력 변화를 분석하기 위해 전자기장 해석을 수행하였으며 온도 특성 실험을 통해 포화 온도와 흡인력 해석 결과를 검증하였다. 포화온도는 계산식과 해석결과를 비교하였을 때 $5.3^{\circ}C$, 해석 결과와 실험 결과를 비교하였을 때 $5.9^{\circ}C$의 오차가 발생하였으며, 흡인력은 1.0 N, 최대 2.1 N의 오차가 발생하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권8호
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pp.822-828
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2013
고체산화물형 연료전지는 운전온도가 고온이기 때문에 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 열관리 문제가 중요하다. 본 연구에서는 선박 배기가스의 폐열을 선박 전원용 500kW급 SOFC 시스템으로 공급되는 연료, 가스 및 물을 가열하는 열원으로 활용한 경우에 연료전지 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도특성에 관하여 검토하였다. 본 연구에서 제안한 연료전지 시스템에서는 선박의 배기가스를 활용하지 않고 연료전지에서 배출되는 배기가스만으로 연료전지 시스템으로 공급되는 가스의 가열원으로 활용한 경우의 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스의 온도가 963K로 가장 높음을 알 수 있었다. 또한 엔진의 출력(배기가스의 유량)은 연료전지 스택으로 공급되는 가스의 온도에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
Donald K. Sebera 모델은 다른 열화인자의 영향을 고려하지 않고 오직 온도와 습도만의 변화를 이용하여 두 개 이상의 서고환경에 대한 보존성 평가지수를 계산함으로서 기록물의 보존환경을 정량적으로 비교 평가하는데 활용될 수 있다. 본 연구에서는 Donald K. Sebera 모델을 이용하여 기록물관리법에서 제시하고 있는 온 습도 범위에서 종이기록물 보존조건 중 가장 우수한 조건과 가장 열악한 조건에서의 보존성을 비교 분석하였다. 그 결과 기록물관리법에서 허용하고 있는 온 습도 범위 내에서 보존조건이 가장 우수한 조건에서의 종이기록물 보존성 평가지수가 가장 열악한 조건에서 보다 2.47배 더 큰 것으로 나타났다. 또 가수분해반응 활성화에너지가 작을수록 종이기록물의 보존성은 온도보다는 습도에 의한 영향력이 크게 작용하였다. 따라서 보존성 평가지수는 서고의 온 습도 조건이 기록물 보존환경에 적합한지를 쉽게 판단할 수 있기 때문에 온 습도 변화에 대해 보존성 확보가 가능한 도구로 유용하게 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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