• 제목/요약/키워드: 냉각채널 설계

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반원형 구조의 냉각판 성능에 관한 해석적/수치해석적/실험적 비교 (Analytical, Numerical, and Experimental Comparison of the Performance of Semicircular Cooling Plates)

  • 조기현;김무환
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권12호
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    • pp.1325-1333
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    • 2011
  • 해석적, 수치해석적, 실험적인 방법을 통하여 반원형상의 채널로 구성된 냉각판의 열수력학적인 특성을 고찰하였다. 본 연구에서는 레이놀즈 수 30-2000, 그에 따른 냉각판의 압력손실 30-105 Pa 의 구간에서 수행되었으며, 냉각채널 부피비 0.04, 시스템 크기 $10{\times}10$, $20{\times}20$$50{\times}50$ 각각에 대하여 최적화 및 최적화되지 않은 1, 2, 3 차 형상 6 개가 포함되었다. 해석적 방법으로 설계된 혈관구조 설계를 검증하기 위하여 3 차원 수치해석이 수행되었으며, 실험을 통하여 수치해석모델에 대한 타당성이 검증되었고, 전 범위에 걸쳐서 수치해석 및 실험결과가 비교적 잘 일치된 경향을 나타내었다. 또한, 최적화된 냉각판의 유동저항 및 열저항 모두 최적화되지 않은 냉각판에 비하여 뚜렷하게 작게 나타났으며, 제시된 수치해석 모델 역시 모두 냉각판의 성능예측에 유용한 도구임이 확인되었다.

재생냉각 연소실의 냉각성능 해석 (Cooling Performance Analysis of Regeneratively Cooled Combustion Chamber)

  • 조원국;설우석;조광래
    • 한국항공우주학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.67-72
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    • 2004
  • 경험식을 이용한 1차원 해석에 의하여 30톤급 재생냉각 연소기의 냉각 유로 설계를 수행하였다. 1차원 해석에 의한 벽온도는 3차원 CFD 해석과 비교하여 약 100 K의 온도차이를 보였다. 동일한 냉각성능을 유지하면서 냉각 채널의 최대 폭이 4mm 와 2mm인 두 가지 설계안을 제시하였다. 냉각유체의 압력강하는 20% 증가할 것으로 예측되었다. 열차 폐 코팅과 탄소 침착물의 열저항을 고려한 경우, 최대 벽온도는 700K로 예측되었다. 본 연구에서 제시한 냉각 방법은 용량이 부족한 것으로 판단되는 바 막냉각이 추가적으로 적용되어야 할 것으로 판단된다.

중수로 정지냉각계통의 냉각능력 분석 (Analysis of Cooldown Capability for the HWR Shutdown Cooling System)

  • 신정철
    • 에너지공학
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    • 제20권4호
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    • pp.259-266
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    • 2011
  • 원자로 정지냉각계통은 원자로 정지 시 핵연료 잔열 제거를 위하여 냉각수가 충분히 공급하고 원자로기기들을 보호할 수 있는 냉각율을 유지할 수 있도록 설계되어야 한다. 경수로 정지냉각계통을 분석하기 위한 KDESCENT코드를 중수로 정지냉각계통에 적용하여 보았으며 기존의 중수로형 해석코드인 SOPHT, SDCS 코드 결과와 비교분석하였다. 정지냉각펌프 모드와 열수송펌프 모드에서 정상냉각 운전상태는 계통의 설계 요건을 만족시켰으며 정지냉각 열교환기를 열제거원으로 사용하였을 때 냉각률은 설계요건에서 규정하고 있는 제한치인 $2.8^{\circ}C/min$ 이하의 값을 얻었다. 전반적인 냉각능력 분석 결과 월성 2, 3, 4호기 정지냉각계통은 핵연료로부터 핵분열 생성물의 방출을 충분히 제한하고 핵연료채널의 건전성을 유지시키기 위한 충분한 냉각을 핵연료에 제공하였다.

실험설계법을 이용한 연료전지 분리판 냉각채널 설계 (A Design of the Cooling Channel in the Bipolar Plate of PEMFC Using Experimental Design Method)

  • 장하;권오정;오병수
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제23권5호
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    • pp.545-552
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    • 2015
  • The heat generation in PEMFC is proportional to the electrical power output. Therefore, when the fuel cell produced the maximum output, the maximum heat was generated. In order to maintain the performance of the fuel cell, thermal management is as important as pressure and humidity conditions of the reactive gas. In this study, considering the thermal management for the maximum output operation, the optimal cooling channel design specifications of bipolar plate are found for the highest cooling performance. In the current bipolar plate research, many studies focused on analyzing various factors individually but there is no more study on the interaction between design factors. In this study, the heat transfer was simulated by COMSOL Multiphysics with the main design factors which are designated shape, width and rib length. One of the experimental design methods, general full factorial design method, was used to analyze the main factor and interaction on average temperature and maximum temperature for the design specification of fuel cell bipolar plate. When analysis result shows that all of these three factors are highly important, it can confirm that the interaction occurs between the factors.

연소실 냉각채널 설계를 위한 1차원 열 해석 기법 확립 및 검증 (Establishment and Verification of One-Dimensional Thermal Analysis Technique for Design of Combustion Chamber Cooling Channel)

  • 김완찬;유이상;신동해;고영성
    • 한국항공우주학회지
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    • 제47권2호
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    • pp.122-129
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    • 2019
  • 액체로켓 연소실 내부 벽면에서의 열전달은 대류, 복사 및 전도를 모두 고려해야 하기 때문에, 정확한 열전달량을 예측하기에는 어려움이 있다. 이에 현재 주로 상용 해석 프로그램을 사용할 경우가 많은데, 이 경우에는 복잡한 입력 작업과 상당한 계산 시간이 소요된다는 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 초기 기초 설계 단계에서 간편하게 사용할 수 있는 1차원 열 해석 기법을 정립하였으며, 정립된 1차원 열 해석기법을 통해 본 연구실에서 개발한 스팀제너레이터의 연소실 냉각채널을 설계하였다. 연소 실험 결과, 1차원 열 해석 기법을 통해 예측된 냉각수의 온도 증가량은 실험결과와 약 8.5%의 차이를 보임을 확인하였다.

케로신과 액체산소를 추진제로 하는 10톤급 액체로켓엔진의 재생냉각 특성 평가 (Evaluation on the Regenerative Cooling Characteristics in Liquid Rocket Engine of 10tf-thrust using Kerosene and Liquid Oxygen as a Propellant)

  • 한풍규;조원국;조용호
    • 한국항공우주학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.111-117
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    • 2004
  • 케로신과 액체산소를 추진제로 하며, 10톤을 설계 추력으로 하는 우주 발사체의 2단용 액체로켓엔진의 재생 냉각 특성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 또한 보조적인 냉각 방법으로서 노즐 확장부에는 대기로의 복사 방열에 의한 냉각을 적용하였다. 본 연구를 통해, 케로신을 연료로 하는 10톤 추력의 2단용 액체로켓엔진에서 재생냉각과 복사 냉각에 의한 냉각 기구만으로는 소재의 열 및 열구조적인 불안정성과 냉각채널에서의 과다한 압력강하에 의해 적합하지 않다는 것을 확인하였다.

원자로냉각재펌프 정지신호 다중화 변경에 대한 신뢰도평가 (Reliability Evaluation of Reactor Coolant Pump Trip Signal Redundancy)

  • 이은찬;지문구;배연경
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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    • pp.1760-1761
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    • 2011
  • 원자력발전기술원은 발전정지 관련계통 제어케비넷 내에 장착된 제어용 기기들의 다중화 설계변경 활동을 지원하고 관련 기기의 배선상태 등의 육안점검을 통해 취약성 여부를 최종 확인하기 위하여 국내 Westinghouse형 원전 계측제어 케비넷 점검을 수행하였다. 또한 관련 설계변경에 대한 신뢰도평가 기술지원도 함께 수행하여 해당 설계변경이 설비의 신뢰도 향상에 효과가 있는지를 정량적으로 평가하고자 하였다. 이에 따라 원자로냉각재펌프(RCP, Reactor Coolant Pump) 제어 채널의 다중화 개선에 대하여 설계변경 전후의 기기 배열 변화에 따른 계통 신뢰도 변화를 대표유형 기기의 고장률에 근거하여 분석하였다. 고장수목을 이용하여 설계변경 전후의 RCP 고장정지로 인한 발전정지를 유발하는 고장조합을 도출하고, 고장정지 확률 변화를 정량화 하였다. 또한 기기 보호 측면에서 펌프 보호를 위한 신호를 출력하지 못하는 경우를 정량화하여 이를 비교하였다.

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막냉각량 및 작동점 변화가 액체로켓 칼로리미터의 열유속에 미치는 영향 (Parametric Study on Heat Flux Characteristics of a Sub-scale Calorimeter)

  • 김종규;이광진;서성현;한영민;최환석;조원국
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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    • pp.346-350
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    • 2005
  • 연소압 50bar 이상의 연소조건에서 반복 사용이 가능하도록 제작된 물냉각형 칼로리미터에서 막냉각량 및 작동점의 변화 시 열유속의 특성을 알아보았다. 분사기 헤드와 칼로리미터 사이에 12개의 오리피스를 갖는 막냉각 링이 삽입된다. 칼로리미터는 연소실부와 노즐부로 구성되어 있으며, 총 19개의 냉각 채널로 구성되어 있다. 설계점 연소시험 시 막냉각량이 주 연료의 10.5% 유량일 때, 막냉각량이 없는 경우보다 노즐목에서의 최대 열유속은 약 30% 감소되었고, 막냉각량이 없는 경우, 탈설계점(OD3)이 설계점에 비해 노즐목에서의 최대 열유속이 약 31% 증가 하였다.

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Mg 온간성형을 위한 십자형상 금형의 가열/냉각 채널 설계 (Heating and Cooling Channel Design of Cross-Shaped Die for Warm Forming of Magnesium Alloy Sheet)

  • 최선철;고동선;김헌영;김형종;홍석무;유수열;신용승
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.370-373
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    • 2008
  • It is known that the temperatures of die, punch, holder and punch pad need to be kept different to get better formability in Mg sheet forming processes. Heating and cooling channels are usually equipped in each tool to assign different temperature. This study focused on the optimal design of the heating and cooling channels for a cross-shaped deep drawing die set. While the die and blankholder were heated to and kept at $250^{\circ}C$ by using heat cartridges, the punch and punch pad were kept at much lower temperature than that of the die and blankholder by water circulating through cooling channels. All the approaches were done by numerical analyses, aiming to maximize the cup height and to minimize the punch corner radius without any failure.

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차량용 플라스틱 혼 커버의 사출성형 싸이클 타임 개선을 위한 냉각 채널의 수치해석 연구 (Numerical Analysis of Cooling Channels for Injection Molding Cycle Time Improvement of Plastic Horn Cover for an Automobile)

  • 한성렬
    • 한국기계가공학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.84-90
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    • 2018
  • When producing a plastic horn cover for an automobile, since the interval between the ribs on the inner surface is narrow, conventional cooling channels cannot be applied and cooling of the mold is difficult. For this reason, the molding operation cannot be completed within a set cycle time. In this study, a conformal cooling channel was applied on the mold to solve the cooling problem. Injection molding simulation was carried out to confirm the effectiveness of the conformal cooling channel. In the analysis results, the mold temperature at the rib section decreased by 33%, and the mold temperature also decreased by 31%. This reduction in temperature allowed for molding within a set cycle time and demonstrated the effectiveness of the conformal cooling channel.