• 제목/요약/키워드: 대류층

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고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응 열생성에 의한 열전달특성 (Heat Transfer by Heat Generation in Electrochemical Reaction of PEMFC)

  • 한상석;이필형;이재영;박창수;황상순
    • 전기화학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.273-283
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    • 2008
  • 고분자 전해질 연료전지의 구성요소인 기체 확산층(Gas Diffusion Layer)은 반응물을 채널에서 MEA로 전달하며 동시에 생성물을 MEA에서 채널로 전달하는 역할을 한다. 기체 확산층의 기체 투과도가 클수록 기체 확산층을 통과하는 반응기체의 양이 증가하여 고분자전해질 연료전지 성능이 향상되며 물질전달과 함께 열전달이 이루어지기 때문에 생성열에 의한 MEA의 온도상승을 억제해준다. 본 연구에서는 기체 확산층의 기체투과도를 달리하여 전기화학 반응과 열 생성을 고려한 3차원 수치해석 모델을 통해 동일 반응면적을 가지는 직선형 채널과 곡사형 채널에 대해 열전달 및 물질전달 특성을 분석하였다. 수치해석 결과 직선형 채널의 경우 곡사형 채널에 비해 기체 확산층의 기체투과도에 따른 성능 변화가 크지 않았다. 이러한 이유는 직선형 채널에서 주된 물질전달은 확산에 의해 이뤄지기 때문이다. 곡사형 채널의 경우 기체투과도가 높을수록 대류에 의한 물질전달로 원활한 물질전달이 이뤄졌기 때문에 연료전지 성능이 증가 되었으며 원활한 물질전달이 열전달을 촉진하여 MEA의 온도를 낮추었다. 또한 곡사형 채널에서는 기체투과도가 작아질수록 확산에 의한 물질 및 열전달 특성을 보여주었다.

단축압출기 고체수송부에서의 비등온 열전달 현상에 관한 수치 해석 (Numerical Analysis of the Non-Isothermal Heat Transfer in Solids Conveying Zone of a Single Screw Extruder)

  • 안영철
    • 폴리머
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    • 제29권6호
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    • pp.549-556
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    • 2005
  • 단축압출기의 압출공정에서 고체수송부의 열전달 현상에 미치는 무차원수의 효과를 수치 해석적인 방법으로 연구하였다. 스크루의 기하학적 구조 및 특성에 따른 압출기 내에서의 고체 흐름 상태에 대한 이해를 바탕으로 고체 수송부에 대하여 열 수지 방정식을 세우고 무차원화하였다. 이에 유한체적법과 멱법칙 도식을 적용하여 이산화 방정식을 유도한 다음 반복 대입법과 완화법으로 해를 구하였다. 고체수송부의 열전달 특성을 규정하는 무차원수인 Biot 수와 Peclet 수가 수지 공급부의 온도와 고체수송부의 길이에 끼치는 영향을 조사하였다. Biot 수가 증가하면 냉각에 의한 열 손실이 지배하여 배럴의 온도는 급격히 감소하지만 고체층의 온도와 고체수송부의 길이에 미치는 영향은 적으며, Peclet 수가 증가하면 대류 항이 지배하여 고체층의 온도가 감소하고 고체수송부의 길이가 증가한다.

유동층형(流動層形) 열교환기(熱交換器)에서 전열증진(傳熱增進)에 관(關)한 실험적(實驗的) 연구(硏究) (An experimental study on heat transfer augmentation in fluidized bed heat exchanger)

  • 유지오;서정윤
    • 태양에너지
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    • 제13권2_3호
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    • pp.91-106
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    • 1993
  • 유동층을 열교환기에 응용하기 위한 시도로 알루미나 입자를 유동입자로 하는 수직 이중관식 유동층형 열교환기에서 내관으로 평활관과 핀관(종형핀)을 사용하는 경우에 각각의 열전달효과를 비교, 검토하였다. 본 실험에서는 평균직경이 $0.41{\sim}0.77mm$ 범위의 4종의 알루미나 입자를 사용하였으며, 초기충진높이는 50mm($H_o/H=0.083$)에서 250mm($H_o/H=0.417$)의 범위로 하였다. 입자의 크기와 초기 충진높이 및 유동화속도가 열전달계수에 미치는 영향을 검토하고, 단상강제대류형 열교환기와 열전달효과를 비교한 결과, 평활관을 사용하는 경우에는 7.8배, 핀관을 사용하는 경우에는 12.9배의 전열증진효과가 있었다. 또 유동층에서는 유동화속도가 증가함에 따라 열전달계수는 최대값을 보인후 다시 감소하는데, 이때의 Nu수 및 Re수와 Ar수의 무차원 관계식을 구하였다.

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몬주 고속증식로 상부플레넘에서의 열성층에 관한 전산유체역학 해석 (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS ANALYSIS OF THERMAL STRATIFICATION IN THE UPPER PLENUM OF THE MONJU FAST BREEDER REACTOR)

  • 최석기;이태호
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.41-48
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    • 2012
  • A numerical analysis of thermal stratification in the upper plenum of the MONJU fast breeder reactor was performed. Calculations were performed for a 1/6 simplified model of the MONJU reactor using the commercial code, CFX-13. To better resolve the geometrically complex upper core structure of the MONJU reactor, the porous media approach was adopted for the simulation. First, a steady state solution was obtained and the transient solutions were then obtained for the turbine trip test conducted in December 1995. The time dependent inlet conditions for the mass flow rate and temperature were provided by JAEA. Good agreement with the experimental data was observed for steady state solution. The numerical solution of the transient analysis shows the formation of thermal stratification within the upper plenum of the reactor vessel during the turbine trip test. The temporal variations of temperature were predicted accurately by the present method in the initial rapid coastdown period (~300 seconds). However, transient numerical solutions show a faster thermal mixing than that observed in the experiment after the initial coastdown period. A nearly homogenization of the temperature field in the upper plenum is predicted after about 900 seconds, which is a much shorter-term thermal stratification than the experimental data indicates. This discrepancy is due to the shortcoming of the turbulence models available in the CFX-13 code for a natural convection flow with thermal stratification.

접촉식쌍성의 질량비 분포에 따른 일반적 특성 (GENERAL PROPERTIES OF CONTACT BINARY SYSTEM FOR MASS RATIO DISTRIBUTION)

  • 오규동
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제16권1호
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    • pp.31-40
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    • 1999
  • Svechnikov & Kuznetsova(1990)의 목록으로부터 761개의 접촉식쌍성을 택하여 그의 물리적 특성에 따라 공통 복사대기층을 갖는 CE형과 공통 대류대기층을 갖는 CW형으로 분류하여 질량비에 따른 그의 특성을 분석하였다. 그 결과 분광형이 조기형인 CE형은 만기형인 CW 형에 비교하여 주성과 반성의 온도차($$\mid${Delta}T$\mid$$)가 크며 주기는 길게 나타났다. 그런데 CW형은 CE형에 비교하여 질량비가 다소 좁은 범위(0.3$L_2/L_1=0.01+0.89q$의 상관 관계를 보였다. 한편, 질량비에 따른 반경과의 관계에서는 CE형과 CWs형의 차이의 원인이 반성의 반경 때문임을 확인하였으며, CW형 접촉식쌍성의 질량비에 따른 두 별의 반경의 합과 반경비와의 새로운 관계를 제시하였다.

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수화발열량차 및 열전달계수 변화를 고려한 매스콘크리트의 수화열 해석 (Hydration Heat Analysis of Mass Concrete considering Heat Transfer Coefficient and Hydration Heat Difference)

  • 한승백;이성수;신효범;김호수
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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    • pp.249-252
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    • 2008
  • 최근 대규모화된 건축 구조물에서 매스콘크리트 형식의 구조체가 많이 적용됨에 따라 수화열에 의한 온도균열의 발생이 가장 큰 문제점으로 대두되고 있다. 매스콘크리트의 온도균열은 타설 후 시멘트의 수화열에 의한 온도상승 및 강하에 따라 생기는 체적변화가 내부 또는 외부적으로 구속을 받아 발생하는 것으로, 이를 제어하기 위한 수화열 저감대책이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 저발열배합 및 수화발열량차를 이용하여 분할타설된 매스콘크리트를 대상으로 양생조건에 따른 열전달계수 변화를 고려한 수화열 해석을 수행한다. 이를 위한 해석모델은 분할타설을 고려하여 상부층은 일반콘크리트를 타설하고 하부층은 저발열배합 콘크리트를 타설한다. 분할타설된 매스콘크리트는 외기노출 부분과 거푸집 부분, 양생조건부분이 다르기 때문에 그에 따른 대류경계조건을 설정한다. 이에 따라 저발열배합 및 분할타설, 열전달계수 변화 등을 고려한 수화열 해석결과를 통해 온도분포 및 응력분포를 확인하고, 온도균열저감효과를 분석한다.

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후향단유동내 경계층의 재발달에 미치는 경계조건의 영향 (Effects of Boundary Conditions on Redevelopment of the Boundary Layer in a Backward-Facing Step Flow)

  • 김동일;이문주;전중환
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.506-511
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    • 2001
  • This paper presents how redevelopment of the boundary layer in a backward-facing step flow is affected by boundary conditions imposed on velocity at the inlet, top and exit of the flow. A two-dimensional, laminar, incompressible flow over a backward-facing step with an open top boundary has been computed by using numerical methods of second-order time and spatial accuracy and a fractional-step method that guarantees a divergence-free velocity field at all time. The inlet velocity profile above the step is of Blasius type. Along the top boundary, shear-tree and Dirichlet conditions on the streamwise velocity were considered and at the exit fully-developed and convective boundary conditions were examined. (The vertical velocity at all boundaries were assumed to be zero explicitly or implicitly.) From the computed flow fields, the reattachment on the bottom side of shear layer separated from the tip of the step and succeeding redevelopment of the boundary layer were investigated.

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수평형 MOCVD에 의한 GaN 에피층 성장시 반응로내의 열 및 물질전달에 관한 수치해석 연구 (Numerical Analysis on the Beat and Mass Transport in Horizontal MOCVD Reactor for the Growth of GaN Epitaxy)

  • 신창용;윤정모;이철로;백병준
    • 한국진공학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.341-349
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    • 2001
  • 수평형 MOCVD (유기금속 화학기상법) 제조공정에서 유체유동, 열전달 및 화학종의 국소적 질량분율을 고찰하기 위한 수치계산을 수행하였다. 수송가스로 작용하는 수소가스와 TMG및 암모니아의 농도분포를 예측함으로서 혼합과정을 분석하고 필름성장의 균일성을 예측하였다. 농도분포에 미치는 입구크기, 위치, 질량유량 및 벽면의 경사각도의 영향이 검토되었다. 계산결과로서 무차원 대류 열전달 계수 Nu에 의해 반응물의 농도분포를 정성적으로 예측할 수 있었으며, 균일한 필름성장을 위한 최적 질량유량, 벽면 경사도 및 입구조건이 제시되었다.

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난류경계층에서 벽마찰력과 유동방향 속도성분과의 상관관계(I)-시간 평균된 공간-시간 상관관계의 분석- (Correlation of the Wall Skin-Friction and Streamwise Velocity Fluctuations in a Turbulent Boundary Layer(I) -Analysis of Long-Time Averaged Space-Time Correlation-)

  • 양준모;유정열;최해천
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제21권1호
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    • pp.140-152
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    • 1997
  • A simultaneous measurement of the wall skin friction and near-wall streamwise velocity fluctuations is performed using hot film and hot wire anemometers to investigate the relation between them. Near-wall turbulence statistics measured with a hot-wire probe are in good agreement with previous results. Turbulence properties of the wall skin friction fluctuations measured with a hot film also show fairly good agreements with those measured by others except that rms level is lower in the present study. Long-time averaged space- time correlations show that the wall skin friction is highly correlated with a turbulence structure which is tilted from the wall in the streamwise direction. Tilting angles are obtained from the phase shifts between the wall skin-friction and streamwise velocity fluctuations. The convection velocity of the near-wall streamwise velocity obtained from the space-time correlation is in good agreement with that from the direct numerical simulation database.

일본에서 도래하는 800 MHz 대역의 전파 간섭 분석 (An Analysis of Radio Interference in 800 MHz-Band from Japan)

  • 전중성
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제36권4호
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    • pp.520-526
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    • 2012
  • 전파통신의 수요 증가 및 통신 시스템의 발달과 더불어, 인접국가간의 전파간섭은 중요한 문제로 부각되고 있다. 이러한 문제는 미묘한 것이므로 명확한 기술적 근거를 가지고 대처해야 한다. 우리나라의 경우, 일본 해안지역에 위치한 기지국에 의한 남해안 TRS 서비스에 전파간섭이 발생하며, 인접국가 간의 전파간섭 문제가 중요하게 부각되었다. 따라서 본 논문에서는 일본에서 한국으로 유입되는 전파를 측정 분석하여, 대책방안을 마련하였다.