본 연구에서는 기존 지중열교환기용 뒤채움재인 벤토나이트 그라우트의 대안으로 시멘트 그라우트의 물리적 역학적 특성을 평가하였다. 실내 시험을 통하여 시멘트 그라우트의 배합비 및 첨가재에 따라 열전도도와 유동성, 일축압축강도에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 실제 지중열교환기용 파이프 내 순환유체의 온도변화가 시멘트 그라우트의 재료적 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위해 $-5^{\circ}C$와 $50^{\circ}C$를 한 주기로 하여 일축압축강도를 반복적으로 측정하였다. 냉난방 운전에 따른 시멘트 그라우트와 순환 파이프 접촉면의 양호한 부착성 유지 여부를 판단하기 위해 시멘트 그라우트에 HDPE 파이프를 삽입한 시료의 등가 투수계수를 Flexible wall permeameter를 이용하여 장기간 측정하였다. 순환유체의 온도변화 모사에 따른 일축압축강도는 주기가 반복될수록 강도가 감소하는 경향이 나타났다. HDPE파이프를 삽입한 시료의 등가 투수계수는 순환수의 온도에 따라 증감하다가 $1.02{\times}10^{-9}cm/sec$로 수렴하였다.
A finite element model for the process of squeeze casting for metal matrix composites (MMCs) in cylindrical mold is developed. The fluid flow and the heat transfer are the fundamental phenomena in the squeeze casing process. To describe heat transfer with solidification of molten aluminum, the energy equation in terms of temperature and enthalpy are applied to two dimensional axisymmetric model which is similar to the experimental system. And one dimensional flow model is employed to simulate the transient metal flow. The direct iteration technique was used to solve the resulting nonlinear algebraic equations. A computer program is developed to calculate the enthalpy, temperature and fluid velocity. Cooling curves and temperature distribution during infiltration and solidification are calculated for pure aluminum. The temperature is measured and recorded experimentally. At two points of the perform inside and one point of the mold outside, thermocouple wire are installed. The time-temperature data are compared with the calculated cooling curves. The experimental results show that the finite element model can estimate the solidification time and predict the cooling process.
Carbon-fiber which has very small radial dimension makes us difficult to measure it's properties. So in this paper, we suggest a simple method to measure the thermal conductivity of a carbon-fiber's and carbon-fiber-reinforced-plastics(CFRP) laminates. The thermal conductivity of CFRP laminates was measured experimentally at the same time analytically. The experimental model is based on the one-dimensional analysis of fin sample because CFRP laminates has a thin geometric configuration. The analytical model to measure the thermal conductivity of carbon-fiber is expressed by use of mean-field model which is based on Eshelby's elliptical inclusion problem. Therefore the thermal conductivity of angle-ply laminates can be computed by use of effective longitudinal and transverse thermal conductivities of unidirectional composite of the constituents.
Rapid Prototyping(RP) techniques have unique characteristics according to their working principle: the stair-stepped surface of a part due to layer-by-layer stacking, low building speed, and additional post-processing to improve surface roughness. A new RP process, Variable Lamination Manufacturing by using expandable polystyrene foam(VLM-S), has been developed to overcome the unfavorable characteristics. The objective of this study is to investigate the thermal characteristics and skeleton size effects as the hotwire cuts EPS foam sheet in order to improve dimensional accuracy of the parts, which is produced by VLM-S. Empirical and analytical approaches are performed to find the relationship between cutting speed and heat input, and the relationship between maximum available cutting speed and heat input. In addition, empirical approaches are carried out to find the relationship between cutting error and skeleton size, and cutting deviation and skeleton size. Based on these results, the optimal hotwire cutting condition and available minimum skeleton size are derived. The outcomes of this study are reflecting in the enhancement of VLM-S input data generation S/W.
STS310S 는 열전달 능력이 우수하여, 열교환기용 열전달 튜브 재료로서 많이 사용된다. 튜브의 안쪽은 가스와 물의 혼합물이 흐르고, 튜브 바깥은 화염이 흐른다. 이와 같은 환경에서 튜브는 취화하였고, 누설이 발생하였다. 균열은 안쪽에서 바깥으로 전파하여 취성파괴 하였다. 본 연구는 취성파괴의 원인을 실험과 고찰을 통하여 규명하고, 해결 방법을 제안하였다.
동결건조에서 승화 건조시간을 예측하기 위하여 수학적 모델링과 지배방정식을 설정하고, 당근즙을 대상으로 수치계산하여 실험값과 비교한 바, 수분함량이 많은 동결건조품에서 단위면적당 승화량을 높일 수 있는 재료의 두께는 전도 열전달 방식에서 5mm이었으며, 양면 복사방식에서는 10mm이었다. 또한 동일한 압력에서 응축기 온도가 낮을수록 당근즙의 승화시간은 짧았고, 압력이 높을수록 승화시간은 선형적으로 증가하였다. 그리고 동결건조 효율이 가장 좋은 열전달 방법으로는 전도 및 복사방식으로 상, 하의 플레이트 온도를 $T_x{\leq}T_m$와 $T_m{\leq}T_x$의 제한 조건하에서도 별도 제어하는 방식이었다.
The objective of present research work is to design the heat conductive mould to improve cooling characteristics of the injection mould for a mouse. In order to obtain the high cooling rate of the mould, a heat conductive mould with three different materials was designed. The materials of the base structure, the mid-layer and the molding part of the heat conductive mould were chosen as Cu-Ni alloy (Ampcoloy 940) to improve the heat conductivity of the mould, Ni-Cu alloy (Monel 400) to reduce a thermal stress, injection tool steel (P21), respectively. Through the three-dimensional transient heat transfer analysis and the thermal stress analysis, the effects of the geometrical arrangement of each material on the cooling characteristics and the thermal stress distribution were examined. From the results of the analyses, a proper design of the thermal conductive mould was obtained.
강섬유보강 적층복합구조물에서 온도의 변화는 구조물의 응답에 중요한 영향을 미칠수 있다 온도의 급작스런 변화는 재료의 강도와 성질을 현저히 저하시켜 구조물의 대변형, 좌굴, 고응력상태를 유발하는 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 등분포로 재하된 온도하중에 의한 적층복합판의 온도좌굴에 관한 해석을 수행하였다. 전단변형의 효과를 정확히 고려하기위해 5개의 변수로 구성된 고차전단변형이론을 적용하였다. 적층판의 배열각도, 적층판의 수, 폭-두께비의 변화, 형상비의 변화에 따른 임계좌굴온도를 구하여 1차전단변형이론에 의한 결과와 고전적이론에 의한 결과와 비교분석하였다.
무인자동차 및 전기자동차 등 전장부품 및 메인보드에서의 오염 방지와 전자파에 의한 신호 간섭 현상에 따른 기기의 오작동을 방지하고자 MWCNT의 clustering 및 tangling현상을 활용하여 self cleaning 기능을 갖는 super hydrophobic 표면과 high aspect ratio에 의한 percolation 현상을 활용하여 전자파 차폐를 위한 낮은 표면저항을 만족하는 복합 재료로 구성된 코팅에 관하여 연구하였다. 이를 위해 isopropyl alcohol(IPA)을 용매로 산처리 한 MWCNT와 무기바인더, 불소계 실란을 첨가하여 초음파 분산을 함으로써 코팅액을 제조하였다. 이를 full cone nozzle type, 흡상식 스프레이 조건으로 알루미늄 시편위에 스프레이 코팅 후 열경화 하여 접촉각측정기로 측정 결과 $160^{\circ}$이상의 초발수 표면과 Low Resistivity Meter로 표면저항을 측정한 결과 $10^3{\Omega}/cm^2$ 이하의 낮은 코팅막을 구현하였으며 내구성 실험을 위한 항온항습 장비로 $80^{\circ}C$의 내열테스트 및 80%와 $80^{\circ}C$조건하에서의 내습테스트 결과 표면에 이상 없음을 확인하였고 열전도율 측정을 위해 밀도 측정 결과 $2.68g/cm^3$, 비열 측정 결과 $0.85J/g^{\circ}C$가 열확산율 측정결과 $88.64mm^2/s$가 측정 되었으며 밀도, 비열, 열확산율을 곱한 값인 $201.9W/m{\cdot}K$의 열전도를 갖는 코팅막을 구현하였다.
The design of a ground-source heat pump system includes specifications for a ground loop heat exchanger where the heat transfer rate depends on the effective thermal conductivity of the ground and the effective thermal resistance of the borehole. To evaluate these heat transfer properties, in-situ thermal response tests on four vertical test boreholes with different grouting materials were conducted by adding a monitored amount of heat to circulating water. The line-source method is applied to the temperature rise in an in-situ test and extended to also give an estimate of borehole effective thermal resistance. The effect of increasing thermal conductivity of the grouting materials from 0.818 to $1.104W/m^{\circ}C$ resulted in overall increases in effective thermal conductivity by 15.8 to 56.3% and reductions in effective thermal resistance by 13.0 to 31.1%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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