• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.191-199
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• 2024

A study was conducted on a tubular heat exchanger to improve its heat transfer rate by using a novel baffle plate design with discontinuous swirling patterns. The design consisted of perforated baffle plates with rectangular air deflectors positioned at varying angles. The tubes in the heat exchanger were arranged in a consistent alignment with the airflow direction and exposed to a uniform heat flux on their surfaces. Each baffle plate included sixteen deflectors inclined at the same angle and arranged in a clockwise pattern. This arrangement induced a swirling motion of the air inside a circular duct where the heated tubes were located, leading to increased turbulence and improved heat transfer on the tube surfaces. The spacing between the baffle plates was adjusted at different pitch ratios, and the Reynolds number was controlled within a range of 16,000 to 29,000. The effects of pitch ratios and inclination angles on the heat exchanger's performance were analyzed. The results indicated that using a baffle plate with rectangular deflectors inclined at 30° and a pitch ratio of 1.2 resulted in an average increase of 1.29 in the thermal enhancement factor.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.31-35
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• 2017

탱크선과 같은 대형 선박 내부에 설치된 펌프시스템은 펌프장의 수위와 유량 조건에 따라서 펌프 내부유동이 크게 영향을 받게 된다. 그러나, 펌프의 성능은 설계 시 일반적으로 펌프가 작동될 펌프장 환경을 고려하지 않고 펌프 자체의 성능만을 고려하여 설계하기 때문에 펌프로 유입되는 유동에 포함된 보텍스와 선회류의 영향을 받을 경우 펌프장 내에서 공기를 동반한 보텍스 및 선회류가 발생하며, 이러한 유동 환경의 영향으로 펌프의 효율저하, 진동 및 소음문제를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 펌프장의 운전 조건에 따른 내부유동을 검토하기 위하여 펌프장 축소모델을 설계 및 제작하여 수위에 따른 보텍스의 발생 빈도 및 형상을 기초실험을 통하여 확인하였으며, 공기를 동반하여 펌프에 흡입되는 보텍스 Class c의 경우 상대적으로 낮은 수위에서 높은 빈도로 발생하는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.437-444
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• 2005

본 연구는 연료-공기 혼합정도가 불안정 화염 구조와 NOx 배출 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 대기압, 모형 가스 터빈 연소기에서 실험을 수행하였다. 선회각은 $45^{\circ}$이며, 연료-공기 혼합정도는 당량비 0.53에서 0.79 범위에서 0, 50, 100%로 변화시켰다. 화염구조를 파악하기 위해, 당량비 0.79에서 ICCD를 사용하여 위상 동기화된 OH 자발광 이미지를 취득하였다. NOx 배출은 각 상기 실험조건에서 NOx 분석기를 이용하여 취득하였다. 위상에 대한 $OH^*$ 이미지를 취득함으로써 연료-공기 혼합정도가 화염의 구조에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한 국소 열방출의 특성을 통해, 연료-공기 혼합정도에 따른 연소불안정이 발생하거나 소멸되는 영역에 대한 정보를 얻을 수 있었으며, 혼합정도에 따른 NOx 농도를 측정함으로써 희박 연소 영역에서는 $\sigma$가 커질수록 NOx 발생이 적음을 확인할 수 있었다. 이런 결과들은 연소불안정 현상의 메카니즘을 이해하는데 중요한 기초자료로 사용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3403-3409
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• 2014

동축 와류형 분사기 19개로 구성된 연소기 헤드와 냉각채널을 갖는 연소실을 이용하여 연소시험을 수행하였다. 추진제로는 액체산소와 케로신(Jet A-1)이 사용되었으며, 연소시험은 연소실 압력 59~82 bar, 혼합비 2.0~3.0 영역에서 수행되었다. 냉각채널 연소실의 냉각 유체로는 물이 사용되었으며, 냉각채널 입구와 출구에서의 물의 온도를 측정하여 열유속 값을 계산하였다. 본 연구에서는 연소불안정에 따른 열전달 영향을 살펴보는 것을 목표로 하였으며, 이를 위해 냉각수의 온도 변화를 계측하였다. 몇 번의 연소시험에서 연소불안정 현상이 발생하였으며, 이때 열유속이 5~20% 정도 증가하는 결과가 나타났다. 또한 열유속은 연소불안정이 발생하는 초기 시점에서 최대가 되는 것을 알 수 있었다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.75-82
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• 2002

The effects of intake mixture temperature on performance and exhaust emissions under four kinds of engine loads were experimentally investigated by using a four-cycle four-cylinder, swirl chamber type, water-cooled diesel engine with scrubber EGR system operating at three kinds of engine speeds. The purpose of this study is to develop the scrubber exhaust gas recirculation(EGR) control system for reducing $NO_x$ and soot emissions simultaneously in diesel engines. The EGR system is used to reduce NOx emissions. And a novel diesel soot-removal device with a cylinder-type scrubber which has five water injection nozzles is specially designed and manufactured to reduce soot contents in the recirculated exhaust gas to the intake system of the engine. The influences of cooled EGR and water injection, however, would be included within those of scrubber EGR system. In order to study the effect of intake mixture temperature, a intake mixture heating device which has five heating coils is made of a steel drum. It is found that the specific fuel consumption rate is considerably elevated by the increase of intake mixture temperature, and that NOx emissions are markedly decreased as EGR rates are increased and intake mixture temperature is dropped, while soot emissions are increased with increasing EGR rates and intake mixture temperature.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권3호
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• pp.222-229
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• 2012

점화 시의 분사기의 냉각은 분사순간의 초저온액체상태의 산화제 분무의 증기압에 영향을 미치고, 이는 연소반응에 따른 연소실 압력상승 과도단계에서 분무의 상(phase) 천이 시점을 결정하는 인자 중 하나이다. 분무의 상변화는 액체로켓 연소기의 점화특성에 큰 영향을 미치며, 액체산소/메탄 추진제를 사용하는 연료과잉 폐쇄형사이클 액체로켓엔진의 주연소기용 분사기로 사용될 수 있는 액체-기체 동축형 스월분사기에 대하여 점화초기 분사기 냉각온도에 따른 점화시험을 수행하였다. 초기 냉각온도에 따라 점화 시 산화제 분무의 액상으로의 천이시기가 달라지며, 충분한 냉각을 통해 산화제 분무의 증기압을 낮춘 경우 산화제 분무의 상 천이 시기를 나타내는 화염 quenching 현상이 일찍 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제8권4호
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• pp.283-293
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• 2015

The effect of the inlet swirling flow in a hydraulic turbine draft tube is a very complex phenomenon, which has been extensively investigated both theoretically and experimentally. In fact, the finding of the optimal flow distribution at the draft tube inlet in order to get the best performance has remained a challenge. Thus, attempting to answer this question, it was assumed that through an automatic optimization process a Genetic Algorithm would be able to manage a parameterized inlet velocity profile in order to achieve the best flow field for a particular draft tube. As a result of the optimization process, it was possible to obtain different draft-tube flow structures generated by the automatic manipulation of parameterized inlet velocity profiles. Thus, this work develops a qualitative and quantitative analysis of these new draft tube flow field structures provoked by the redesigned inlet velocity profiles. The comparisons among the different flow fields obtained clearly illustrate the importance of the flow uniformity at the end of the conduit. Another important aspect has been the elimination of the re-circulating flow area which used to promote an adverse pressure gradient in the cone, deteriorating the pressure recovery effect. Thanks to the evolutionary optimization strategy, it has been possible to demonstrate that the optimized inlet velocity profile can suppress or mitigate, at least numerically, the undesirable draft tube flow characteristics. Finally, since there is only a single swirl number for which the objective function has been minimized, the energy loss factor might be slightly affected by the flow rate if the same relation of the axial-tangential velocity components is maintained, which makes it possible to scale the inlet velocity field to different operating points.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.86-94
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• 2013

로켓의 연소불안정과 관련되어 분사기의 동특성을 연구하는 일은 중요하다. 와류형 분사기의 동특성에 대해서는 많은 연구가 이루어졌지만 충돌형 분사기의 동특성에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 충돌형 분사기의 동특성을 규명하기 위해 이에 관한 실험을 수행하였으며 동적거동을 생성시키기 위해 특별히 제작된 압력섭동기(mechanical pulsator)가 사용되었다. 가진주파수와 매니폴드 압력의 여러 조건 하에서 게인(gain)과 위상차(phase difference)를 분석하였고 주파수는 5, 10, 15 Hz의 낮은 영역에 맞춰졌다. 제트 속도를 결정하기 위한 방법에 대해 논의하였으며 실험과정 중에 나타난 특정현상이 클라이스트론(Klystron) 효과와 관련이 있는 것으로 판단되어 이에 대해 고려하였다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2002년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.100-111
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• 2002

The effects of intake mixture temperature on performance and exhaust emissions under four kinds of engine loads were experimentally investigated by using a four-cycle, four-cylinder, swirl chamber type, water-cooled diesel engine with scrubber EGR system operating at three kinds of engine speeds. The purpose of this study is to develop the scrubber exhaust gas recirculation(EGR) control system for reducing $NO_x$ and soot emissions simultaneously in diesel engines. The EGR system is used to reduce $NO_x$ emissions. And a novel diesel soot-removal device of cylinder-type scrubber with five water injection nozzles is specially designed and manufactured to reduce soot contents in the recirculated exhaust gas to the intake system of the engine. The influences of cooled EGR and water injection, however, would be included within those of scrubber EGR system. In order to survey the effect of intake mixture temperature on performance and exhaust emissions, the intake mixtures of fresh air and recirculated exhaust gas are heated by a heating device with five heating coils made of a steel drum. It is found that the specific fuel consumption rate is considerably elevated by the increase of intake mixture temperature, and that $NO_x$ emissions are markedly decreased as EGR rates are increased and intake mixture temperature is dropped, while soot emissions are increased with increasing EGR rates and intake mixture temperature. Thus one can conclude that the performance and exhaust emissions are considerably influenced by the cooled EGR.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.544-549
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• 2017

본 논문은 오존 방식 선박평형수 처리의 핵심 장치인 이젝터에 대하여 회전 운동하는 구동 유체가 기체-액체 이젝터의 효율에 미치는 영향에 관한 연구이다. 이젝터는 오존을 구동 노즐을 통해 분사되는 고압 액체(선박평형수)와 주변부의 저압 기체 간의 운동량 교환으로 발생되는 부압에 의해 기체(오존)를 흡입시키는 장치이다. 기존의 이젝터는 단순한 형태로 구동 유체가 분사되지만, 본 논문에서는 구동 노즐부에 회전 유도장치를 적용하여 구동 유체가 회전 운동하며 분사될 수 있도록 한다. 구동 유체의 회전 운동 유무에 따른 유동 특성을 파악하기 위하여 전산유체해석을 이용하였으며, 구동 유체의 압력과 유량, 흡입부에 발생하는 흡입 유체의 부압과 흡입 유량, 그리고 토출 압력이 예측되었다. 그 결과를 바탕으로 회전유도 장치가 적용된 이젝터의 효율은 22.25%로 산출되었으며, 구동 유체의 회전 운동이 없는 이젝터에 비해 약 1.7%의 효율이 향상되었다. 마지막으로 전산유체해석의 타당성을 검증하고자 실험 장치를 구축하여 회전 유도 장치가 적용된 이젝터에 대한 실험을 수행하였으며, 전산유체해석 결과와 비슷한 결과를 얻을 수 있었다.