본 연구는 냉각효과를 높이기 위해 냉각채널 형상에 대한 변수를 다루고 있다. 냉각효과가 증가하면 제조현장에 있는 공장에 의해 발생되는 배출가스량은 감소하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 효율적인 냉각시스템에 대한 설계가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 냉각채널을 냉각성능을 향상시키기 위해 수치분석을 수행하였다. 배플과 핀의 길이에 영향을 받는 열전달률은 수치해석에 의해 계산이 된다. 3차원 레이놀즈 평균 나비아스토크 방정식이 유동과 냉각채녈의 열전달을 계산하는데 사용되며 난류영역은 $k-{\varepsilon}$ 모델이 사용되었다.
In this paper, a numerical study was performed to investigate the performance characteristics of a pre-heater. The effects of fin pitch and fin array type(in-line, staggered, leaned array) were reported in terms of Colburn j-factor and Fanning friction factor f, as a function of Re. Three-dimensional numerical simulation has been performed by using flow analysis program, FLUENT 13.0. The results show that Colburn j-factor decreases with the decrease of fin pitch attached in the annular tube. But the fin pitch has little effect on f-factor. The staggered array and leaned array show improved heat transfer performance compared with in-line array, so that Colburn j-factor was increased. It also shows that the f-factor of leaned array is the highest in the studied range of Reynolds number.
The natural convection in a horizontal enclosure heated from the bottom wall, cooled at the top wall, and having a square adiabatic body at its centered area was studied. Three different Prandtl numbers (0.01, 0.7 and 7) were considered for an effect of the Prandtl number on natural convection. A two-dimensional solution for unsteady natural convection was obtained, using Chebyshev spectral methodology for different Rayleigh numbers varying over the range of $10^4$ to $10^6$. It had been experimentally and numerically reported [1,2] that the heat transfer mode becomes oscillatory when Pr is out of a specific Pr band beyond the critical Ra. In this study, we reproduced this phenomenon numerically. The variation of time- and surface-averaged Nusselt numbers on the hot and cold walls for different Rayleigh numbers and Prandtl numbers was presented to show the overall heat transfer characteristics in the system. And also, the isotherms and streamline distributions were presented in detail to compare the physics related to their thermal behavior.
A series of numerical analyses was conducted to predict the thermal performance of a solar air heater depending on the hole configuration and geometry in the absorber plate. The planar dimensions of the prototype were 1 m (W) by 1.6 m (H), and the maximum air flow considered was $187m^3/h$. It was considered that protruding holes with a triangular opening in the absorber plate would invoke turbulence in the air flow to enhance the convection heat transfer. Six different hole configurations were investigated and compared with each other, while the hole opening height was considered as a design variable. Three-dimensional transient analyses were performed with a commercial software package on the airflow and heat transfer in the model. The numerical results were analyzed and compared from the view point of the outlet air temperature and its time response to derive the optimal hole pattern and hole opening height.
Many superconductor applications such as MRI and SMES must be operated in persistent current mode to eliminate the electrical ohmic loss. This paper presents the characteristic analysis of the high temperature superconducting (HTS) power supply made of YBCO coated conductor (CC). In this research, we have manufactured the HTS power supply to charge the 0.73 mH HTS double-pancake magnet made of YBCO CC. Among the all design parameters, the heater triggerring time and magnet applying time were the most important factors for the best performance of the HTS power supply. In this paper, three-dimensional simulation through finite element method (FEM) was used to study the heat transfer in YBCO CC and the magnetic field of the magnetic circuit. Based upon these results, the final operational sequence could be determined to generate the pumping current. In the experiment, the maximum pumping current reached about 16 A.
판재의 비드 용접과정에서 열응력과 각변형의 발생기구 및 크기를 판재 단면에 대한 2차원 유한 요소해석을 통해 규명하고자 할 때 판재의 3차원 특성을 판재 길이의 크기효과로 간주하여, 구속경계조 건으로 설정함으로써 2차원 해석으로도 더욱 실제에 근접한 현상해석이 가능함을 제안하고자 하였다. 먼저 용접 입열에 의한 판재 내부의 천이 온도분포를 해석하였고, 이를 열응력 해석에 활용하였다. 2차 원 열응력 해석에 있어, 용접도중에 단면 전체가 길이 방향으로 동일한 크기의 변위를 한다고 가정하여 일정 변위를 길이 방향 경계조건으로 설정하고, 판재의 길이에 따라 각변형의 발생이 구속된다고 가정 하여, 판재의 길이에 의한 구속효과를 상당 구속력으로 간주하여 이를 단면 부재의 회전방향에 대한 경 계조건으로 설정함으로써 판재의 3차원 특성을 고려하고자 하였다. 제안된 방법에 의한 응력 분포 형태, 각변형 크기 등의 해석 결과가 기존의 2차원 해석 결과에 비해 실제에 더 근접함을 보여 주었다.
충돌제트는 제트가 충돌하는 정체 영역에 매우 높은 열전달을 제공하기 때문에 다양한 분야에서 적용되고 있다. 그러나 제트가 벽면에 부딪친 후 벽면 제트에 의해 야기되는 충돌 챔버 내의 횡방향 유동은 여러 개의 제트로 구성된 배열제트인 경우 하류에 있는 제트 유동을 방해하거나 휘게 할 수 있으며, 이로 인해 배열 충돌제트의 냉각 성능은 감소하게 된다. 파형 구조는 하류 제트에서의 횡방향 유동영향을 줄이기 위해 인접한 충돌 제트 사이에 있는 파형 속에 사용된 냉각 공기를 유입시키는 역할을 하며, 이러한 파형 구조에서의 유동 및 열전달 특성에 대해 수치해석을 수행하였다. 3차원, 정상상태, 비압축성 유동으로 고려하고 해석하였으며 ANSYS-CFX 15.0 코드를 사용하였다. 파형 구조의 형상 변수가 배열 충돌제트의 횡방향 유동 억제에 미치는 영향을 제시하고 분석하였다.
Recently the radiant panel heating and cooling system has been regarded as an alternative of low temperature heating and high temperature cooling by applying the renewable energy sources to the heating and cooling of buildings. Especially this system can be used as HVAC system alternatives in super high-rise buildings for energy saving and thermal comfort. Also it can be possible to reduce the plenum space because the minimum ventilation air will be supplied into the space. This study focused on the evaluation the basic characteristics of thermal output in prefabricated steel wall panel system for radiant heating and cooling. In order to evaluate the thermal output according to both various supply water temperatures and supply water flow rates, three-dimensional dynamic heat transfer analysis was performed. As results, for the heating mode, thermal output increased by 26% with the supply temperature increasing by $5^{\circ}C$. The surface temperature of panels range within $1{\sim}3^{\circ}C$. For the cooling mode, thermal output decreased by 18.2% with the supply temperature increasing by $2^{\circ}C$. The surface temperature of panels range within $0.5{\sim}1^{\circ}C$ and it was shown the even temperature distribution.
열간 압연을 거친 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 철강 판재는 일반적으로 다중 봉상 수분류(multiple circular water jets)에 의해서 급속 냉각된다. 이 과정은 소재의 온도가 냉각수의 끓는점보다 훨씬 높기 때문에 소재 표면과 냉각수 사이에 막비등 열전달 현상이 발생하며 소재 표면에 매우 얇은 증기층이 형성되며, 이 증기층은 소재와 냉각수의 열교환을 방해하는 중요한 열저항으로 작용한다. 본 문제에는 비등 열전달 이외에도 소재 표면에 쌓이는 체류수의 자유표면 유동, 소재의 고속 주행 등 복잡한 물리현상들이 복합적으로 작용하고 있다. 본 논문에서는 이 모든 물리현상들을 동시에 고려할 수 있는 해석 절차를 적용하여 일정한 속도로 주행하는 고온 철강 판재의 상하부 동시 냉각 과정을 3 차원 수치해석 하였으며, 소재 상부 및 하부 면의 냉각 특성을 비교하였다.
Urea-SCR system, which converts nitrogen oxides to nitrogen and water in the presence of a reducing agent, usually AdBlue urea solution, is known as one of the powerful NOx reduction systems for mobile as well as stationary applications. For its consistent and reliable operation in mobile applications, such various problems as transient injection, ammonia slip, and freezing in cold weather have to be resolved. In this work, therefore, numerical study on three-dimensional unsteady heating problems were analyzed to understand the melting and heat transfer characteristics such as urea liquid volume fraction, temperature profiles and generated natural convection behavior in urea solution by using the commercial software Fluent 6.3. After validating by comparing numerical and experimental data with pure gallium melting phenomena, numerical experiment for urea melting is conducted with three different coolant heating models named CH1, 2, and 3, respectively. Finally, it can be found that the CH3 model, in which more coolant is concentrated on the lower part of the urea tank, has relatively better melting capability than others in terms of urea quantity of $1{\ell}$ for start-up schedule.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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