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곡유로 채널을 가지는 수증기-메탄올 개질기에서 유량 변화에 따른 메탄올 전환율 및 물질 전달에 관한 연구 (Study on Methanol Conversion Efficiency and Mass Transfer of Steam-Methanol Reforming on Flow Rate Variation in Curved Channel)

  • 장현;박인성;서정세
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권3호
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    • pp.261-269
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    • 2015
  • 본 연구에서는 전산유체역학 상용 코드를 이용하여 곡유로 채널형 수소 개질기에 대한 수치 해석적 연구를 수행하였다. 상용코드에서 제공하는 연소모델의 사전 검증을 위하여 원통 채널형 개질기 형를 가지는 선행연구모델(23)에 대한 수치해석을 선행하여 수행하였고, 95% 이상 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 선행연구모델의 수치해석을 통해 연소모델에 대한 해석 타당성검증이 완료된 후, 반응기 형태 변화가 메탄올 전환율과 수소생성에 미치는 영향을 파악하여 기존보다 유로의 길이가 증가한 곡유로 채널형 개질기를 설계하고, 유량조건($10/15/20{\mu}l/min$)을 변수로 수치해석을 수행하였다. 그 결과 원통 채널형 개질기와 곡유로 채널형 개질기에서 발생하는 유동 특성 및 물질전달 특성을 파악할 수 있었고, 그리고 유량에 따른 메탄올 전환율 및 수소 생성에 관한 유용한 정보를 얻을 수 있었다.

수증기-메탄올 개질기의 곡유로 채널형 관 형태 변화에 따른 메탄올 전환율 및 유동 특성에 관한 수치해석적 연구 (Study on Methanol Conversion Efficiency of Steam-Methanol Reforming on Pipe Shape and Flow Rate Variation in Curved Channel)

  • 성홍석;이충호;서정세
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권3호
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    • pp.173-179
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    • 2016
  • 본 연구에서는 전산유체역학 상용코드를 이용하여 수소 개질기의 곡유로 채널형에 대하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 선행연구모델에 대한 수치해석 모델과 다른 관 형태의 곡유로 채널을 모델링하여 수치해석적으로 비교하였다. 4가지 타입의 곡유로 채널형 개질기의 수치해석 결과 메탄올 전환율은 타입1~4까지 각각 45.0%, 45.3%, 45.6%, 45.6%로 ${\pm}0.6%$ 포인트의 차이로 거의 차이가 없음을 나타내었다. 유동특성에 대해서는 사각타입의 관과 45도 곡관의 각도를 가지는 타입2에서 상대적으로 가장 균일한 유동 특성 및 메탄올 농도 분포를 보였으며, 원형타입의 관과 90도 곡관의 각도를 가지는 타입3에서 상대적으로 가장 불균일한 유동특성 및 메탄올 농도분포 특성을 나타내었다. 곡유로 채널형 개질기의 설계 시에는 45도 곡관의 각도를 가지는 타입과 같이 사각타입의 관과 45에 가까운 곡관의 각도를 가지도록 설계해야 한다는 결과에 도달하였다.

곡유로내 물의 층류유동에서 곡부가 결빙에 미치는 영향 (Effects of the Curvature on the Freezing Phenomena of a Laminar Water Flow in a Curved Channel)

  • 서정세
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제24권11호
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    • pp.1497-1505
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    • 2000
  • A numerical study is made on the ice-formation for a laminar flow in a curved channel. When the water flows through the curved channel with the walls specified below the freezing temperature, the ice layer has been formed on the curved surface, different from that of a straight channel. The fluctuation of ice layer has been predicted, considering the variation of velocity and temperature near the curved portion of channel. The study also takes into account the interaction existing between the laminar flow and the curved channel. In the solution strategy, the present study is substantially different from the existing works in that the complete set of governing equations in both the solid and liquid regions are resolved. The results from this study have been mainly presented, focusing on the variation of ice layer close to the curved portion. Numerical results have been obtained parametrically by varying the curved angle and the radius of curvature of channel, in addition to the variation of Reynolds numbers and wall temperatures of channel. The results show that the curved shape of channel has the great effect on the thickness of the solidification layer. The wave of ice layer thickness appears in the vicinity of curved portion. This behavior of ice layer has been amplified as is the increasing of curved angle and the radius of curvature of channel. In addition, the ice layer becomes thin as Reynolds numbers in increasing. And also, as the wall temperature of channel increases, the width of channel becomes to be shrunk due to the growth of ice layers in the upper and lower wall of channel.

한국에 있어서 감입곡류 하천의 분포 특성 (The Distribution Characteristics of Incised Meander River in the Korean Peninsula)

  • 송언근;조화룡
    • 한국제4기학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.17-34
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    • 1989
  • 1) 우리나라의 감입곡류의 분포는 태백산맥 서사면과 소백산맥 북.서사면에 집중 분포해 있고 동해사면과 소백산맥 동.남사면에는 상대적으로 감입곡류의 발생률이 낮다. 하천별로는 한강, 금강, 섬진강, 낙동강 순으로 나타나고 특히 남한강 상류에서 높게 나타난다. 2) 지질적으로 감입곡류의 발생률은 조선계, 평안계, 대동계, 변성암, 경상계, 화강암 순으로 높게 나타나고, 풍화에 강한 암석일수록, 층상구조를 하고있는 지질일수록, 지질배열이 유로와 직교할수록, 지질 접촉부에 위치할수록 높게 나타났다. 3) 1/250,000 지형도를 기도로 한 하천차수구분에서 감입곡류의 발생률은 5차, 4차, 6차수 하천에서는 높은 발생률을 보이고 이보다 차수가 높아지거나 낮아질수록 발생률이 급격히 낮아진다. 4) 감입곡류하는 하천의 현재 하상고도는 100~200m 고도에 높은 빈도를 보이고, 절봉면도(7.5km 이하의 곡을 이곡하여 작성)에서는 400~600m 고도에 높은 빈도를 보여 이 절봉면을 원면으로 가정할 때 300~400m의 하각이 이루어진 것으로 볼 수 있다. 5) 감입곡류의 분포적 특성으로 미루어 볼 때 태백산맥 뿐만 아니라 소백산맥도 한반도의 비대칭곡운동의 축일 가능성이 큼을 시사하고 있다. 6) 가상 절봉면 상에서와 하천 차수별 감입곡류 분포 특성을 미루어 볼 때 현재 감입곡류하고 있는 유로는 과거 고위 및 중위 침식면을 흐르던 선행곡류 하천에서부터 유래한 것으로 보는 것이 해석에 유리하였다.

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열선유속계를 이용한 좁은 유로 내 유속 측정법 (Velocity Measurement Technique in a Narrow Passage by Hot-wire Anemometer)

  • 김원갑;한성호;최영돈
    • 설비공학논문집
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    • 제19권2호
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    • pp.191-201
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    • 2007
  • It was noted by the several researchers that the voltage outputs in response to a single yawed hot-wire sensor in a flow perpendicular to the axis deviate from the theoretical voltage output by King's law and Jorgensen's relation. This study noticed that the calibration coefficients of original Grande's method are not constant and fairly sensitive to the radial angle (${\alpha}_{R}$). For more accuracy, this study interpolated the parameters of the Grande relation as a function of radial angle and compared velocity components with ones by Jorgensen and original Grande relation in the calibration jet flow. Finally, as a test case, 3-dimensional turbulent flows of the inlet plane of 180 degree bend are measured and compared the velocity components by above three methods and showed the characteristics of the flows.

곡유로 메탄올-수증기 개질기 공극률 및 온도 변화에 따른 물질 전달 및 메탄올 전환율에 대한 수치해석적 연구 (A Numerical Study on Mass Transfer and Methanol Conversion Efficiency According to Porosity and Temperature Change of Curved Channel Methanol-Steam Reformer)

  • 성홍석;이충호;서정세
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권11호
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    • pp.745-753
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    • 2016
  • 초소형 연료전지용 메탄올-수증기 개질기의 경우 저온상태($250^{\circ}C$ 이하)에서 수증기와 반응하여 개질반응이 일어나기 때문에 수소를 효율적으로 생산할 수 있다. 본 연구는 이러한 개질기에 대하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 먼저, 개질기 벽면 온도를 100, 140, 180, $220^{\circ}C$로 설정하였고 메탄올 전환율은 각 0, 0.072, 3.83, 46.51%로 나타났다. 다음으로 촉매의 공극률을 0.1, 0.35, 0.6, 0.85로 설정하였고, 메탄올 전환율에는 큰 차이가 없었으나 압력강하 값이 각 4645.97, 59.50, 5.12, 0.45 kPa로 나타났다. 메탄올-수증기 개질기는 $180^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 거의 반응하지 않으며 공극률은 개질기를 흐르는 유체가 개질기와 충분히 접촉하여 활성화 에너지를 낮추어 준다면 메탄올 전환율에 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 확인하였다.

중국(中國) 사천분지(四川盆地) 서부(西部)의 고대(古代) 관개시설(灌漑施設)과 지역적(地域的) 여건(與件) - 도강언(都江堰)의 경우 - (Ancient Dujiangyan Irrigation System and Geographical Conditions in the Western Part of Sichuan Basin in China)

  • 이준선
    • 한국지역지리학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.65-82
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    • 2002
  • 중국 사천분지 서부의 도강언 관개시설은 기원전 3세기에 진의 촉군 태수였던 이빙에 의하여 축조되었다. 이 시설은 대규모 거 관개의 효시로서 민강의 곡구에 입지한다. 이 지점은 이 지역에서 남쪽의 장강으로 합류하는 다른 강들의 곡구보다 해발고도가 높아 관개의 효율성이 크고, 강수량, 하계 등의 여건상 풍부한 유량을 지닌다. 이런 점에서 이 지점은 일찍이 거 관개시설의 입지로 선정되었다. 이 시설은 곡구에서 유수를 양분하는 '금강제'와 '어취', 유로변경을 위한 '보병구' 그리고 홍수와 토사를 배출하는 '비사언' 등으로 구성되었다. 이들은 상호 유기적으로 수재와 갈수 현상을 동시에 방지하였다. 여기에는 유수의 곡류현상과 침식, 운반. 퇴적작용, 그리고, 암석의 풍화과정 등의 원리가 이미 적용되었다. 한편 성도평원에는 개착된 10여 개 인공수로들의 일부가 동쪽의 부강 유역까지 이어졌었는데, 이 사실은 간과되어 왔다. 결국 이 시설은 민강을 수원으로 이 지역의 수전농업 발전을 주도함으로써 '천부지국'을 이주는 계기가 되었다.

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강릉 연곡면 유등리 '유상대(流觴臺)' 곡수로(曲水路)의 조명(照明) (A Study on the Yousang-Dae Goksuro(Curve-Waterway) in Gangneung, Yungok-Myun, Yoodung Ri)

  • 노재현;신상섭;이정한;허준;박주성
    • 한국전통조경학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.14-21
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    • 2012
  • 본 연구 대상인 강원도 강릉시 연곡동 유등리 뱀골 하류의 너럭바위에 새겨진 '유상대(流觴臺)' 각자와 암각바둑판은 이곳이 유상곡수 놀이와 신선 풍류 행위가 이루어졌던 풍류처임을 확인시켜 준다. 3차에 걸친 정밀답사를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 통일신라 헌강왕 원년(875)에 도운(道雲)에 의해 창건되었으나 조선 중기 이후 폐허가 되었고, 1954년에 재건된, 백운사 경내에 새겨진 '만월산 백운동천(萬月山白雲洞天)'이란 암각서는 뱀골 계곡에 선도적(仙道的)풍류와 선비문화의 전통이 면면히 스며있음을 보여주는 소중한 단서이다. 최백순이 1934년 편찬한 강릉의 읍지인 동호승람 제2권에 인종원년(1545)을 전후하여 '남전현(籃田縣)의 백운사는 율곡 이이, 성제 최옥 등 명유(名儒)의 강례처(講禮處)'라고 기록되어 있는 것으로 보아 이 공간이 유서 깊은 공간임을 알 수 있다. 또한 동호승람과 완역 증보임영지에 기술된 무오년, 즉 철종9년(1858) 김윤경(金潤卿)이 창건한 백운정(白雲亭)의 존재를 통해 누정 및 동천 경영의 흔적을 추론할 수 있다. 아울러 유상대 각자 바위 계류 건너 입석에 새겨진 '백운정동천(白雲亭洞天)' 암각서는 백운정 건립 3년 뒤인 철종12년(1861)에 조성되었으며, 유상대와 매우 깊은 연관성이 있는 상징적 표식임을 알 수 있다. 이와 같은 정황과 입지성을 전제로 유상대 곡수유구 흔적을 면밀히 검토한 결과 유상대 주변 계류 및 암반에는 수량과 유속을 조절하기 위한 세분석(細分石)과, 유로와 잔을 가두기 위한 홈인 금배석(擒盃石)과 유배공(留盃孔)의 조탁 흔적 등을 발견하였다. 더불어 하단 암벽에서 '오성(午星)'이란 명기 아래 23인명의 각자를 발견하게 됨에 따라 이곳이 20C중반까지 유상곡수연의 성격을 갖는 풍류 문화경관의 거점임을 확신하게 되었다. 따라서 이 공간에서는 적어도 20세기 중반까지 유상대를 중심으로 한 선비 풍류의 문화가 전승된 것으로 추정되며, 이는 '유 불 선(儒 彿 仙)이 습합된 독특한 역사문화공간'이란 측면에서도 심도 있게 검토되어야 할 것으로 본다. 본 연구 성과를 바탕으로 앞으로 23인명의 정체와 유상대 각자 주체 파악 등 유상곡수 등 풍류행위를 기록한 자료 발굴 등을 통해 본 공간의 성격을 보다 면밀히 검토해야 할 것으로 판단된다. 또한 기록에 전해지는 암각장기판 또한 발굴되어야 할 것으로 보이는 바, 현재 콘크리트포장 도로의 파쇄를 통한 추가 유적의 발굴 및 노선 변경 등 원형경관 회복방안 또한 시급히 검토되어야 할 것이다.