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태양열 이용을 위한 직접접촉식열교환기(DCHX)의 작동에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Performance of a Direct Contact Heat Exchanger(DCHX) for Solar Application)

  • 현영진;현준호;천원기;강용혁
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제24권2호
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    • pp.73-81
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    • 2004
  • 태양열의 이용에 있어 직접접촉식 열교환기(DCHX)는 여러 가지 잇점을 제공한다. 그중에서도 제일 부각되는 것은 폐쇄형 열교환기의 대체에 다른 경비 절약과 작은 온도차에서도 열교환이 가능한 뛰어난 열성능일 것이다. 본 연구는 액-액 타입의 직접접촉식 열교환기에 대한 열성능 실측을 통하여 직접 접촉 열교환에 대한 이해를 증진하고 아울러 태양열에의 적용성을 평가하고자 하였다. 실측 시스템은 집열기와 펌프 그리고 직접접촉식 열교환기로 구성되어 있는데 작동유체의 종류에 따라 서로 다른 두 가지 방법에 의해 열교환기 내로 유입되도록 하였다. 작동유체로는 Texatherm 46과 물이 사용되었는데 이는 이들 유체가 서로 전이지 않고 높은 온도$(<150^{\circ})$에서도 화학적으로도 안전하며 열적으로도 비교적 양호한 성능을 가지고 있기 때문이다 본 연구는 실측을 통해 열교환기 내에서의 미미한 열성층화 현상에 대한 메카니즘을 확인하였으며 아울러 열교환기의 작동유체에 따라 작동의 안정성과 열적 성능(11% 차이)이 다르게 나타날 수 있음을 보여주고 있다.

기-액 상변화 열전달을 이용한 대형 조리용기 개발을 위한 2 성분 작동유체의 열전달 특성실험 (Experimental Study on Heat Transfer Characteristics of Binary Working Fluid for Clean Large Cauldron Using Liquid-Vapor Phase Change Heat)

  • 정태성;강환국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권11호
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    • pp.899-905
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    • 2014
  • 본 연구는 고효율 청정 조리용기 개발을 위한 기초 연구로서 기-액 상변화를 이용하여 조리용기의 등온성을 향상시키고자 $100-200^{\circ}C$의 작동온도 범위에 적합한 작동유체를 선정하고 이들 작동유체의 열전달 특성실험을 수행하였다. 이를 위하여 2 상 밀폐 열사이폰을 제작하고 두 가지 작동유체에 대한 비등 및 응축 열전달 특성과 시동특성에 대한 실험하였으며, 실험 결과로부터 2 가지 유체를 혼합한 2 성분 유체 열사이폰의 시동 및 열전달 성능의 상호 보완 가능성을 분석하였다.

응축부에 그루브를 갖는 회전 히트파이프의 열 전달 특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Heat Transfer Characteristics for a Rotating Heat pipe with Grooves in Condenser Region)

  • 이진성;김철주;임광빈
    • 에너지공학
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    • 제9권4호
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    • pp.334-341
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    • 2000
  • 회전 히트파이프의 열 전달 특성은 내부 관벽에 형성되는 응축 액막 두께와 증발부로 귀한되는 응축액의 유동율에 의해 결정된다. 본 연구는 축 방향으로 그루브(groove)를 갖는 회전 히트파이프의 열 전달 성능에 대한 실험 연구로써, 그루브에 의한 효과를 파악하기 위해 2종류의 히트파이프를 제작하고 작동성은 시험을 수행하였다. 회전 히트파이프가 작동시, 원심력에 의해 그루브로 응축액의 유동을 촉진시키며, 따라서 응축부 벽면에 형성되는 액막 두께가 얇게 된다. 응축부에 그루브를 갖는 히트파이프의 열전달 계수는 풀 유동에서 2000~4000W/$m^2$$^{0}$ C, 환상 유동 영역에서 1500~2500W/$m^2$$^{0}$ C로써, 전체 원형단면을 갖는 히트파이프와 비교하여 약 1.5배 정도의 열저달 향상을 볼 수 있었으며, 열전달 한계는 약 40% 정도 향상되는 것으로 나타났다.

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태양열원을 위한 직접접촉식 액-액 열고환기에서 메쉬설치에 따른 유동 및 열전달 (Flow and Heat Transfer with Mesh in Direct Contact Liquid-Liquid Heat Exchanger for Solar Thermal System)

  • 윤석만;김정보
    • 에너지공학
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    • 제9권1호
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    • pp.28-36
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    • 2000
  • 태양열 시스템에 사용되는 간접접촉을 열교환기는 열전달률감소, 부식, 스케일링 등의 문제에 기인하는 단점을 갖고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 직접접촉 열교환기의 사용이 제안된다. 본 연구에서는 직접접촉 열교환기로서 분사칼럼이 도입되었다. 열전달률을 증가기키기위하여 작동유체는 연속유체와의 접촉면적을 증가시키기위하여 칼럼내에서 작고 균일한 방울들로 분산된다. 또한 작고 균일한 방울들로 만들기 위하여 열교환기 칼럼내에서 메쉬가 설치되었다. 디에틸 프탈레이트(Diethyl Pthalate , 밀도 : 1,052g/㎤)가 작동유체로 사용되었고, 메쉬가 있는 경우와 없는 경우로 비교 실험되었다. 실험중 칼럼의 길이방향으로 온도측정을 하였고, 두 유체간의 직접접촉 열교환 메카니즘을 알기 위하여 방울의 사진을 통하여 분석하였다. 방울이 제트형태로 형성될 때 방울은 작고 균일하였다. 한편 방울형태로 형성될 때는 크고 불균일하게 관찰되었으나 , 메쉬를 통해 칼럼내에서 효과적으로 작고 균일한 방울들로 되었다.

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LPG차량 흡기계통 Cleaning이 엔진 및 배출가스에 미치는 영향 (The Effect of Cleaning the Intake System of LPG Vehicles on Engine and Emissions)

  • 홍성인;이승철
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권3호
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    • pp.1229-1235
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    • 2014
  • LPG차량의 공기 흡입 시스템에서 먼지 입자의 대부분은 공기 청정기를 통해 제거되지만, 아주 작은 입자는 제거되지 않고 흡기계통에 축적되게 된다. 이 축적된 카본은 공회전 속도 제어와 센서신호 그리고 배출가스에 영향을 주게 된다. 또한 엔진 채터링 현상이나 자동변속기의 변속시점 불량등을 야기시킨다. 이 연구는 세척액을 사용하여 흡기계통을 세척하는 것에 관한 것이다. 워밍업된 챠량에서 흡입호스를 제거하고 세척액을 사용하여 가속시에 세척액을 흡입장치에 분사시켜 흡기계통을 세척하는 것이다. 세척액을 사용하여 스로틀 바디, ISC, 서지탱크, 흡입매니폴드, 흡기밸브, 연소실까지 세척함으로서 다음과 같은 실험결과를 얻을 수 있다. 스로틀 밸브가 정확하게 작동되어 TPS의 센서 신호 전압이 개선되었으며, 차량이 정지하는 경우 ISC 시스템은 공회전 속도 제어를 원활하게 작동하였다. 또한 일산화탄소는 약 0.15 %, 탄화수소는 약 20~100PPM으로 각각 감소되어 배기가스가 현저하게 개선되었다.

저온 상변화 물질 특성을 이용한 태양열 물펌프 실용화 연구 개발 -장치의 최적설계- (Development of solar powered water pump by using low temperature PCM -Optimal design of the system-)

  • 김영복;이양근;이승규;김성태;정병섭
    • 한국농업기계학회:학술대회논문집
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    • 한국농업기계학회 2003년도 동계 학술대회 논문집
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    • pp.406-411
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    • 2003
  • 에탄올과 같은 저온 상변화물질의 팽창과 응축과정에서 발생하는 압력과 진공상태를 이용하여 물을 양수하는 물펌프는 태양열과 같이 에너지강도는 약하지만 그 자원이 무한하고 청정한 에너지원을 이용하기에 매우 이상적인 장치이다. 이와 관련한 국내 연구로서는 김 등(2002)에 의한 펜탄의 증기압을 이용한 물펌프장치의 에너지변환실험과 작동사이클 과정에서의 열역학적인 해석을 통한 성능분석이 있다. 장치의 설계와 관련하여 Kwant 등(1981)은 작동물질의 응축액을 가열부측으로 되돌리기 위한 방법으로 응축부와 물탱크, 공기탱크를 분리하여 설계한 바 있고, 온도변화에 따른 탱크효율에 대해 분석하였다. (중략)

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자려 진동 히트파이프의 압력 및 온도 파형 해석 (Analysis on Pressure and Temperature wave of Self Oscillating Heat Pipe)

  • 최재혁;윤두호;오철;김명환;윤석훈
    • 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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    • 한국마린엔지니어링학회 2000년도 추계학술대회 논문집(Proceeding of the KOSME 2000 Autumn Annual Meeting)
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    • pp.43-49
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    • 2000
  • Heat transfer characteristics of self oscillating heat pipe were experimentally investigated for the effect of fill charge ratios and heat loads. The heat pipe used for this study is made of copper capillary, has 0.002m internal diameter, a 0.34m length in one turn and consists of 19 turns. Heating and cooling section each have a length of 70mm. Water was used as working fluid inside heat pipe. As the experimental results, the self oscillating heat pipe was operated by self-exited oscillation and circulation of working fluid and the oscillation within the self oscillating heat pipe assumed chaotic behavior.

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삼각단면 극소히트파이프의 작동특성에 관한 기초 연구 (Fundamental study on performance characteristics of a micro heat pipe with triangular cross section)

  • 문석환;김종오;김철주
    • 설비공학논문집
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    • 제11권2호
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    • pp.176-184
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    • 1999
  • Numerical and experimental studies were performed to examine the characteristics of heat and mass transfer processes for a Micro Heat Pipe(MHP) with a triangular cross-section. Solutions on mass flow rate, pressure variation, and radius of meniscus were obtained using the mathematical model developed by Faghri and Khrustalev. To obtain an increase in capillary limitation, a triangular tube with curved walls was designed and fabricated. The measurement by microscope showed that the radius at corners of the tube was ranging between 0.03-0.05mm. Performance test for MHPs using the triangular tube with curved walls proved a substantial increasement in heat transport limitation, with 4.5W and 2.0W in case of using water and ethanol as a working fluid, respectively. In the previous study by Faghri a limitation of 0.5W was reported for a water MHP with a regular triangular tube.

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감압온도 및 전해전류변화에 따른 감압증발특성 연구 (The Characteristics of Flashing Evaporation by Pressure Drop and Electrolysis Current)

  • 이기우;장기창;전운표;박기호;이계중;라호상;박일환
    • 한국에너지공학회:학술대회논문집
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    • 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.177-182
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    • 1999
  • 감압증발의 효율을 향상시키기 위한 방법으로 액주내의 기포생성에 의한 자기 미립화를 수반하는 과열액분류의 증발을 분사 감압증발이라고 하며, 특히 적절한 방법으로 액체내에 기포핵을 공급하는 경우에는 매우 좋은 증발성능이 얻어 진다는 것이 보고되어 있다. 따라서 본 연구에서는 온배수를 감압증발시켜 저온저압의 증기를 제조하여 MVR로부터 승온승압에 의해 고온의 증기를 얻기위한 것이 연구의 목적이므로, 증발효율향상을 위해 기포핵 공급용 전해전류장치를 설치하고, 감압증발용의 노즐을 원통형 튜브로 대체하기위해 튜브형 노즐로 부터 과열액을 급격히 감압시켜 자기미립화에 의한 증발을 유도하여 전해전류가 증발효율에 미치는 영향을 실험적으로 연구하고자 작동액체로써 물을 사용하고, 액체온도, 액체유량, 과열도 및 기포핵 공급용의 전해전류량을 변화시켜 실험을 수행하였다.(중략)

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