본 논문은 심층수 이용 열교환기 개발을 위해 열교환기의 구성 재질로서 티타늄, 알루미늄, 스테인리스, 철, 구리와 알루미늄의 전착코팅 관 등을 이용한 이중관 열교환 실험 장치를 구성하여 열교환 성능을 실험하였다. 기존 심층수 이용 열교환기는 대부분 티타늄 금속으로 이루어져 있다. 티타늄의 재질은 해양 심층수에 적합하나 고가의 금속이다. 티타늄 금속을 대체할 금속으로 알루미늄, 스테인리스, 철, 구리와 알루미늄 전착코팅 관 등을 고려하여 시험하였다. 또한 EES 프로그램을 사용하여 각 관들의 열전달률을 해석하고 이중관 열교환 실험결과와 비교 분석하였다. 열교환시의 성능에 대한 해석값과 실험값을 비교해 보았을 때 10% 내외의 오차범위 내에서 잘 일치하였다. 또한 티타늄 대비 구리관이 가장 좋은 결과치를 보였고 알루미늄 전착코팅 관은 다소 낮은 열전달 수치를 보여 주었으나, 전착처리된 코팅관의 내부식성이 우수한 것을 고려한다면 티타늄 대체가능성이 충분하다고 사료된다.
본 논문은 심층수용 열교환기 재질로 티타늄, 알루미늄, 스테인리스, 구리와 알루미늄을 코팅하여 재질의 특성 및 부식이 미치는 영향을 조사하기 위하여 이중관 열교환 실험장치를 활용하였다. 열교환기 재질은 티타늄, 스테인레스, 구리, 알루미늄, 카본 코팅된 알루미늄 등 6종이 비부식관과 부식관에 대하여 해석과 실험이 수행되었다. 해석은 EES 프로그램을 사용하였다. 부식의 영향을 살펴보기 위하여 부식 제조장치를 제작하고, 3.5%의 염수를 $70^{\circ}C$의 온도로 약 6주간 담가서 가속부식을 실시하였다. 부식된 관으로 이중관 열교환기의 성능실험을 실시하여 비부식관과 비교하였다. 실험결과로부터 티타늄을 대체용으로 알루미늄 코팅관(카본 블랙 $150{\mu}m$)의 가능성을 확인하였다.
심층수와 표층수의 온도 차이를 이용하는 히트펌프 시스템이나 해수열원 발전시스템(OTEC)의 열교환기는 해수의 염분에 의하여 발생하는 열교환기의 표면 위에서의 부식 현상에 의하여 열전달 성능이 저하된다. 본 연구는 이중관식 열교환기 실험을 통하여 부식시간에 따른 열전달저하를 실험하고 분석한 내용을 제시한다. 이러한 연구는 고가의 티타늄 열교환기를 대체하기 위하여 알루미늄에 전착 코팅을 하여 제작된 코팅 관을 통해 수행되었다. 코팅 두께 10, 15, $20{\mu}m$의 알루미늄 관 및 티타늄 관을 각각 6주, 12주, 18주씩 가속 부식시킨 후에 이중관 열교환기 실험을 통하여 코팅 두께 및 부식 시간에 따른 열전달의 변화를 측정하고 분석하였다. 코팅이 얇을수록 더 빠르게 블리스터 현상이 발생하였다. $15{\mu}m$의 코팅 관의 경우 12주 부식까지는 좋은 열전달 성능을 보였으나, 18주 부식의 경우에서 열전달 성능의 감소를 보였다. 연구결과로부터 본 실험 조건에서는 $20{\mu}m$의 두께로 코팅된 알루미늄관이 티타늄을 대체할 수 있는 열전달 성능을 가질 수 있음을 확인하였다. 또한, 부식 시간에 따른 부식 열저항의 증가에 대한 고찰을 통하여 향후 부식 열저항 모델 개발의 방법론을 제시하였다.
Pool boiling heat transfer characteristics of R-134a were investigated in titanium plain and low finned tubes. The diameter of test tube was 15.88 mm and the fin density was 33 fpi. Tests were conducted at saturation temperatures of $20^{\circ}C$ and $30^{\circ}C$. Heat fluxes varied from 5000 W/$m^2$ to 50,000 W/$m^2$ based on surface area of the plain tube. The pool boiling heat transfer coefficients of the titanium horizontal plain tube are lower than those of the copper plain tube by $8.2\%$. The boiling heat transfer coefficients of the low finned tube are averagely higher than those of the plain tubes by $34\%$. The average deviation of the Slipcevic correlation from the present data for the low finned tube is $20\%$.
Diamond grit was coated with Ti by RF Sputtering to investigate the effect of coated diamond particles on performance of diamond impregnated saw. Coated and uncoated powders were separately mixed with 70Co-30W(wt %) powders by conventional milling technique. Hot pressing was carried out to make specimens. The wear test were carried out with these two types of diamond impregnated specimens. It was demonstrated that Ti coating was effective in improving the ability of grit retention and thus enhanced the tribological performance of diamond tool.
Diamond grit was coated with Ti by RF Sputtering to investigate the effect of coated diamond particles on performance of diamond impregnated saw. Coated and uncoated powders were separately mixed with 70Co-30W powders by conventional milling technique. Hot pressing was carried out to make specimens. The wear test were carried out with these two types of diamond impregnated specimens. It was demonstrated that Ti coating was effective in improving the ability of grit retention and thus enhanced the tribological performance of diamond tool.
본 연구에서는 발전소 응축기를 모사할 수 있는 프로그램을 개발하고 발전소 응축기에 전열 촉진관 적용시 얻을 수 있는 여러 효과에 대하여 검토하였다. 평활관을 촉진관으로 교체한다면, 전열량의 증가에 따른 수증기 응축 온도가 내려가게 되므로 발전소의 효율이 증가하게 된다. 따라서 촉진관을 사용하면 기존 설비를 그대로 두고서도 상당량의 전력 여유도를 확보할 수 있다. 고려된 전열 촉진관은 외경 22.2 mm 티타늄 재질의 코류게이트 관, 리브 조도 낮은 핀관, 삼차원 조도 낮은 핀관이다. 내측 조도의 경우 최적 조도 높이가 존재하였다. 또한 삼차원 조도 낮은 핀관이 다른 두 형상보다 우수하게 나타났다. 삼차원 조도의 경우 원주 방향으로 인접한 딤플 사이에서 흐름 방향으로 선회류가 유발되고 이 선회류에 의하여 열전달이 촉진되기 때문이다. 600 MW 발전소 응축기에 전열 촉진관을 적용하면 0.5 MW~1.3 MW 가량의 추가 전력을 생산할 수 있다. 또한 냉각수 온도가 올라가면 추가 전력도 증가한다. 실제로 발전소 응축기에 적용하기 위해서는 열 성능 외에도 화울링, 부식, 기계적 특성 등이 고려되어야 한다.
목적: 이번 연구는 다양한 pH의 불소 제재들이 티타늄 표면 거칠기에 미치는 영향을 평가하는 것이었다. 연구 재료 및 방법: 기계절삭형 티타늄 디스크를 시중에서 유통되는 세 가지 불소겔로 처리하였다. 불소겔의 종류와 처리 시간에 따라, 대조군, 1군(pH 3.5의 APF로 1분간 처리), 2군(pH 3.5의 APF로 30분간 처리), 3군(pH 4.0의 APF로 1분간 처리), 4군(pH 4.0의 APF로 30분간 처리), 5군(pH 7.0의 NaF로 1분간 처리), 6군(pH 7.0의 NaF로 30분간 처리)의 7군으로 분류하였다. 디스크의 표면 거칠기를 측정한 후, Porphyromonas gingivalis, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum을 배양하여 디스크에 부착하는 세균의 양을 측정하였다. 결과: 표면 거칠기는 그룹2에서만 유의하게 증가하였다(P < 0.0001). 세균의 부착량은 실험군과 대조군 사이에 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론: pH 3.5의 APF를 30분간 처리한 그룹에서 표면 거칠기가 유의하게 증가하였지만, 세균의 부착에 대해서는 유의한 차이를 보이지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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