• 제목/요약/키워드: Stirling cycle

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충진압력에 따른 KIMM-E1 스터링 극저온 냉동기에 관한 연구 (Study of KIMM-E1 Stirling Cryocooler Performance with Different Charging pressure)

  • 박성제;홍용주;고득용;김효봉;오군섭;염한길;김종학
    • 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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    • 한국초전도저온공학회 2001년도 학술대회 논문집
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    • pp.33-36
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    • 2001
  • A free piston and free displacer(FPFD) Stirling cryocooler for cooling infrared and cryo-sensors is currently under development at KIMM(Korea Institute of Machinery & Materials). The FPFD Stirling cryocooler employs 1) the Stirling cycle for refrigeration, 2) linear motors for driving the cryocooler, 3) spring and gas support systems, and 4) fine gap for clearance seals. It is the most suitable design for a mechanical cryocooler utilized in night vision environment. The experimental results show KIMM-E1 Stirling cryocooler (with expander manufactured by KIMM) has the higher cooling power and faster response time at optimum charging pressure.

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실제기체의 물성을 이용한 Stirling 냉동기 단열해석 (Adiabatic Analysis of Stirling Refrigerator with Real Gas Properties)

  • 백종훈;장호명
    • 설비공학논문집
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    • 제7권1호
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    • pp.150-160
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    • 1995
  • A Finkelstein adiabatic analysis is performed for Stirling refrigerator with real gas properties of helium. The mass balance and the energy balance equations are formulated into the form that is convenient for incorporating an available computer code of the helium properties. The differential equations are solved numerically. The calculated coefficient of performance(COP) and the pressure variation are compared with the results obtained when helium is assumed to be an ideal gas. The relative errors in COP are presented as functions of the refrigeration temperature and the maximum cycle pressure.

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스터링기관의 이상적인 단열모델에 대한 해석적 근사해 (An Approximate Analytical Solution to the Ideal Adiabatic Model of Stirling Engines)

  • 유호선
    • 대한기계학회논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.172-178
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    • 1990
  • 본 연구에서는 스터링기관의 예비설계에 편리하게 적용될 수 있는 경제적이며 타당한 해석방법을 확립하기 위하여, Urieli등에 의하여 정립된 이상적인 단열모델에 대하여 해석적 근사해를 구하고자 한다.이미 발표된 연구에서는 근사해를 얻기 위 해 피스턴운동을 가장 간단한 톱날파로 가정한 바 있으나 실제의 정현파형 등과는 현 저한 차이가 있으므로 이를 개선하여 크랭크각도에 대한 임의의 구간선형함수(piecew- ise linear function)로 취급한다. 또한, 해석의 결과로서 결정되는 기관내의 압력 및 각 실린더내의 질량 또는 온도 등 열역학적 변수로부터 기관성능평가를 위한 열 및 일의 계산 과정을 포함한다.

스터링 사이클 기기 열교환기의 열전달 해석 (Heat transfer analysis on the heat exchanger of a stirling cycle machine)

  • 이대영;조관식;노승탁;강병하
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제20권4호
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    • pp.1385-1394
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    • 1996
  • A theoretical analysis was performed on the heat transfer by laminar oscillating flow in a simplified heat exchanger of a Stirling cycle machine and the results were compared with the experiment of Hwang. In the analysis the general solution to the temperature field obtained by Lee et. al was applied and extended to a more realistic situation. The results show that the heat transfer is influenced by the ratio of the swept distance of the fluid to the length of the heat exchanger as well as the oscillation frequency. This is well consistent with the result of Hwang's experiment. It is also revealed that there exist three distinct regimes having different heat transfer mechanisms. Through the scale analysis the main parameters governing the heat transfer in each regime are reduced and the dependency of the heat transfer on the parameters are examined.

극저온 스터링 냉동기용 선형 압축기 개발 (A development of linear compressor for a cryogenic stirling cooler)

  • 지상우;임경화;강희석;강경태
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.731-734
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    • 2001
  • A cryogenic stirling cooler is currently under development at Korea Institute of Industrial Technology(KITECH). Cryocooler has many kinds of types. The stirling cooler is the most appropriate one for under 80K with the trait of long life cycle and small size. The stirling cooler uses helium as a working fluid. Helium is pressurized by the linear compressor which is driver by linear motor. In this paper, the change of pressure and volume is studied by the isothermal analysis method. It is necessary to investigate the optimized pressure to meets the highest COP. The compressor's piston and expender's displacer interact according to the working fluid's pressure level and the phase difference. This paper presents the relation between the initial pressure and the work of cryocooler. By that results, we can predict the performance of linear compressor.

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Development of high capacity stirling cryocooler

  • Ko, Junseok;Yeom, Hankil;Kim, Hyobong;Hong, Yong-Ju;In, Sehwan;Park, Seong-Je
    • 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.51-56
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    • 2015
  • Cryogenic cooling system for HTS electric power devices requires a reliable and efficient high-capacity cryocooler. A Striling cryocooler with a linear compressor can be a good candidate. It has advantages of low vibration and long maintenance cycle compared with a kinematic-driven Stirling cryocooler. In this study, we developed dual-opposed linear compressor of 12 kW electric input power with two 6 kW linear motors. Electrical performance of fabricated linear compressor is verified by experimental measurement of thrust constant. The developed Stirling cryocooler has gamma-type configuration. Piston and displacer are supported with flexure spring. A slit-type heat exchanger is adopted for cold and warm-end, and the generated heat is rejected by cooling water. In cooling performance test, waveforms of voltage, current, displacement and pressure are obtained and their amplitude and phase difference are analysed. Moreover, temperatures of cooling water, housing and linear motor are recorded and electric power parameters of driving circuit are also obtained. The developed Stirling cryocooler reaches to 47.8 K within 23.4 min. with no-load. From heat load tests, it shows cooling capacity of 440 W at 78.1 K with 6.45 kW of electric input power and 19.4 of % Carnot COP.

1kW급 스털링엔진 고온 열교환기의 Fin 형상 개선 효과 분석 (Effects of Novel Fin Shape of High Temperature Heat Exchanger on 1 kW Class Stirling Engine)

  • 안준;김석연
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제41권8호
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    • pp.545-552
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    • 2017
  • 본 연구에서는 1 kW급 가정용 열병합 시스템의 원동기로 설계된 스털링 엔진의 고온 열교환기에 대하여 Fin 길이, 간격, 각도 등을 조정한 새로운 형상 및 기존 형상에 대하여 수치해석을 수행하여 형상 개선에 따른 성능 향상을 확인하였다. 형상을 개선하는 과정에서 고려하지 않았던 공기예열기를 포함하여 수치해석을 수행한 결과 실린더 헤드 부분에서 음의 열유속이 발생하는 현상이 관찰되었다. 배가스 온도 및 연소실 벽면 온도를 분석하여 이 현상을 규명하였다. 다음으로 이상적인 사이클을 가정하여 형상 개선에 의한 열전달량 증가가 열역학적 사이클 및 시스템 성능에 미치는 영향을 예측하였다.

잠수함 및 어뢰의 추진체계 현황 1

  • 공영경
    • 전기의세계
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    • 제43권7호
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    • pp.7-22
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    • 1994
  • 잠수함추진방식은 크게 원자력 추진과 재래식 추진으로 나눌수 있다. 최근에는 재래식 추진방식과 하이브리드 개념으로 운용될 수 있는 AIP(air independent propulsion)방식도 활발히 연구되고 있다. AIP 추진으로는 폐회로 디젤기관추진(closed cycle diesel engine propulsion), 연료 전지추진(fuel cell propulsion) 스터링기관추진(stirling engine propulsion) 및 폐회로터빈추진(closed cycle turbine propulsion)등이 있다. 이러한 잠수함 추진체계에 대해 앞으로 크게 세부분으로 나누어 그 현황과 발전추세를 살펴보고자 한다.

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차세대 신형원자로의 피동형 안전 주입장치를 위한 프리피스톤 스터링 펌프의 동특성 모델 (Dynamic Modeling of the Free Piston Stirling Pump for the Passive Safety Injection of the Next Generation Nuclear Power Plant)

  • Lee, Jae-Young
    • 한국에너지공학회:학술대회논문집
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    • 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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    • pp.149-154
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    • 1999
  • This paper describes a passive safety injection system with free piston Stirling pump working withabundant decay heat in the nuclear reactor during the hypothetical accident. The water column in the tube assembly connected from the hot chamber to the cold chamber in the pump oscillates periodically due to thermal volume changes of non-condensable gas in each chamber. The oscillating pressure in the water column is converted into the pumping power with a suction-and-bleed type valve assembly. In this paper a dynamic model describing the frequency of oscillation and pumping pressure is developed. It was found that the pumping pressure is a function of the temperature difference between the chambers. Also, the frequency oscillation depends on the length of the tube with water column.

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단열실린더내에서 톱날파형 피스톤운동을 하는 스터링기관에 대한 해석적인 해 (An analytic solution for the stirling engines with saw-toothed piston motions in adiabatic cylinders)

  • 유호선
    • 대한기계학회논문집
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    • 제12권5호
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    • pp.1197-1205
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    • 1988
  • 본 연구에서는 피스톤운동을 톱날파로 근사하였을 때 단열된 실린더를 갖는 스터링기관에 대한 해석적인 해를 구하고자 한다. 실제기관에서 피스톤운동은 기구 학적 구동기구에 따라 상이하지만 대략적으로 정현파가 되며, 이 경우에는 해석적인 해가 존재하지 않으므로 수학적으로 구간선형적인 톱날파로 근사하였다. 비록 이러 한 근사를 도입한 단열해석이라 하더라도 해석적인 해가 존재한다면 등온해석보다는 기관성능의 예측에 더욱 적합함은 당연하다.