본 연구에서는 축대칭 형태의 음향문제를 해석할 수 있는 경계요소 프로그램을 개발하여 소음기의 투과손실(transmission loss)의 계산에 적용하였다. 우선 단순팽창관 소음기에 대해서는 경계요소법에 의해 투과손실을 구한 후 평면파이론 및 실험으로 구한 값과 비교 평가하였다. 또한, 평면파이론을 적용할 수 없는 경우로서 흡음재를 부착한 팽창관 소음기에 대해서는 경계요소법으로 구한 투과손실을 실험결과와 비교 고찰하였다.
국내 천연가스 공급계통에 있어서 냉열 에너지의 동력 회수에 관한 엑서지 해석 방법을 개발하므로, 에너지 시스템의 유효이용 방안 모색과 함께 엑서지 해석의 효용성을 증명한다. 현재 운영 중인 (1) 가열기에 의한 가열-PVC 감압 공급 시스템, (2) 감압과정에 팽창기를 도입하는 가열-팽창일-PVC 감압 공급 시스템, (3) 가열기 없이 팽창기를 도입한 팽창기-PVC 감압의 경우에 대해 엑서지 해석을 수행한다. 시뮬레이션은 NG 공급 시스템에 팽창기를 도입을 모델링하고, 유입 NG의 압력과 온도, 출구 NG의 압력과 온도에 대해 이루어 졌다. 팽창기로부터 얻을 수 있는 전력생산량은 팽창기 입출구의 NG 압력비가 클수록 많아진다. 그러나 압력비가 커면 온도의 하강이 심해져, 팽창기 입구에서의 가스 가열이 필요하며 이에 따른 연료소비량도 압력비 증가와 함께 상승한다. 엑서지 해석은 시스템 내 에너지 손실 위치와 양을 알 수 있다. 해석결과 가열-PVC 감압의 공급 시스템에서 PCV에 의해 소멸되는 엑서지가 가장 높았으며, 이 소멸 엑서지는 팽창기 설치를 통해 동력을 회수하므로 줄일 수 있다. 팽창기 입구에서 NG의 온도 증가는 엑서지 회수율을 향상시킬 수 있지만, NG의 열손실로 인해 팽창기의 기계 엑서지 효율은 감소한다. 이들 결과로 부터 엑서지 해석의 효용성을 알 수 있다.
주상복합형 주거공간에 각 실간 Cross Talking에 의한 소음을 저감시키고 실내기의 공기조화로 발생하는 팬의 소음을 저감 시키기 위하여 소음 환기 장치를 개발 하였다. 공명형과 팽창형의 특성을 적용한 복합적 소음기로 저감주파수 대역에 따른 설계가 가능하며 이 소음기 성능시험 결과 특정 주파수 대역에서 20dB이상의 삽입손실치가 발생하고, 삽입에 의한 압력손실 2mmAq 이하가 됨을 확인하였다. 본 개발품의 특성은 구조가 간단하고 분해조립이 가능하여 설치 및 유지보수가 용이한 제품이다.
듀얼 벨 노즐은 일반적인 벨 형상 노즐의 문제점인 저고도에서의 과대팽창, 고고도에서의 과소팽창을 감소시키며, 이로 인해 손실되는 비추력을 최소화 할 수 있는 노즐이다. 미국의 Rocketdyne사에서는 확장 노즐의 형상에 따른 추력특성을 분석하였고, NASA에서는 고도에 따른 연소실험을 수행하였다. 유럽은 DLR을 중심으로 굴곡각, 노즐 길이, 팽창비 등에 따른 연구를 진행하고 있으며, 러시아의 MAI에서는 팽창부에 슬롯을 추가하여 추력손실을 줄일 수 있는 연구가 진행되고 있다. 아시아에서는 일본, 인도 등에서 연구가 진행되고 있고, 일본의 미쓰비시사에서 슬롯 노즐과 유사한 개념의 기술을 특허로 등록하였다. 본 논문에서는 고도 보정이 가능한 노즐로써 듀얼 벨 노즐의 개념 및 성능과 국외 연구 개발 현황을 정리하였다. 국내에서도 경제성 있는 우주개발을 위해 듀얼 벨 노즐에 대한 연구가 필요하다.
본 실험에서는 한개의 마이크로폰만을 이용하여 소음기내에 삽입된 재료의 흡음율을 임피던스관에서 전달함수기법으로 측정하고 측정값의 정확성을 확인하기 위하여 정재파법으로 측정한 결과와 비교하여 보았다. 또한 이 측정법을 단순팽창형 소음기에 적용하여 소음기의 투과손실을 측정한 후, 이론과 비교하여 측정의 정확성을 검토하였고 소음기내에서의 흡음재의 위치에 따른 투과손실의 변화에 대해서도 이론과 비교 검토하였다.
Relatively low cycle performance of a conventional $CO_2$ system is partly due to significant increase in friction loss in the expansion process, since the pressure drop across the expansion device is considerably large compared to a conventional refrigeration cycle. To recover friction loss and increase refrigeration effect by providing isentropic expansion, a rotary vane type expander has been designed. Performance of the designed expander has been investigated by numerical simulation. With the pressure condition of 9 MPa/4.5 MPa and inlet temperature of $35^{\circ}C$, volumetric, isentropic, and mechanical efficiencies of the expander are calculated to be 58.1%, 101.1%, and 78.8%, respectively, resulting in total expander efficiency of 46.3%. With this expander, COP of a $CO_2$ refrigeration cycle is estimated to be improved by about 14%.
해안 및 해양에 설치되어 있는 해저관로는 원유, 가스, 물과 이들의 혼합된 유체들을 전달하기 위한 수단으로 사용되고 있다. 관로 내부 유체의 열과 압력 차이는 해저관로의 팽찰을 야기시킨다. 해전관로 팽창은 관로와 연결되는 구조물들에 응력을 유발시킨다. 작용 응력이 연결 부재의 항복점을 초과하거나 전체 시스템의 허용변형을 초과할 경우 구조물에 손상이 발생된다. 해안 및 해양에 설치되는 해저관로는 주로 위험 물질이나 유독 유체를 포함하기 때문에 만약 이런 유체의 유출이 발생될 경우 인명 피해는 물론 큰 경제적 손실을 가져온다. 비록 해저관로는 시간적/공간적 제약 없이 유체를 전달할 수 있지만, 이런 관로 설계시 안전하게 그 기능을 수행할 수 있도록 고려되어야 한다. 본 논문에서는 해저관로의 열변형 해석에 사용되는 여러 개의 이론을 조사하였고, 관로의 요소들이 관로 팽창에 미치는 영향에 대해 조사하였다.
이 논문(論文)은 양생조건(養生條件)에 따른 알카리 실리카 반응(反應)이 인공경량골재 콘크리트의 공학적(工學的) 성질(性質)에 미치는 영향에 관한 것으로서, 이 연구(硏究)에 의하여 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1 각 콘크리트의 팽창은 재령이 증가함에 따라 증가하였으며, 재령 90일에서 Type A, B, C 및 D 콘크리트의 팽창율은 각각 0.173%, 0.575%, 0.230% 및 0.680%로 되었다. 특히, Type D는 Type A 콘크리트 보다 3.93 배(倍)의 팽창율을 보였고, 팽창이 증가함에 따라 균열폭도 증가되었으며 팽창율 0.680%에서 균열의 최대폭은 0.5 mm를 나타냈다. 2. 각 콘크리트의 동탄성 계수는 재령이 증가할수록 증가하여, 재령 30일에서 최대치를 나타냈고, 그 이후부터는 점차 감소하였다. 또한, 재령 90일에서 Type A, B, C 및 D 콘크리트의 동탄성 계수 손실율은 각각 24.3%, 33.7%, 28.1% 및 37.0% 로 되었으며, Type D는 Type A 콘크리트 보다 1.52 배(倍)의 손실율을 보였다. 3. 각 콘크리트의 초음파 진동속도는 재령이 증가할수록 증가하여 재령 30일에서 최대치를 나타냈고, 그 이후부터는 점차 감소하였다. 또한, 재령 90일에서 Type A, B, C 및 D 콘크리트의 초음파 진동속도 손실율은 각각 6.4%, 8.7%, 8.5% 및 14.2% 증가하였으며, 손실율은 Type D가 Type A 콘크리트 보다 2.21 배(倍) 크게 나타났다. 4. 동탄성 계수와 초음파 진동속도와의 상관관계(相關關係)는 고도(高度)의 유의성이 인정되었으며, 동탄성 계수는 초음파 진동속도가 증가할수록 증가되었고, 감소할수록 감소하였다. 또한, 동탄성 계수의 감소율은 각 재령에서 초음파 진동속도 감소율 보다 2-7배 이상 크게 나타났다. 5 동탄성 계수와 초음파 진동속도는 팽창이 증가함에 따라 감소하였고, 그 감소율은 재령이 증가함에 따라 증가되었으며, 팽창의 증가율은 동탄성 계수와 초음파 진동속도의 감소율 보다 더 크게 나타났다.
열역학 제 2법칙의 관점의 열역학적 가용에너지인 엑서지 해석법을 적용하여 가솔린, 메탄올, M90 연료를 사용한 전기점화 기관의 성능해석을 수행하였다. 열역학적 사이클 해석을 위하여 사이클을 구성하는 각 과정은 열역학적 모델로 단순화하였고, 크랭크 각도에 따른 실린더의 압력과 작동유체를 구성하는 연료, 공기 및 연소생성물의 열역학적 물성 값들을 이용하여 각 과정에서의 엑서지와 손실 일을 계산하였다. 실험데이터는 단기통 전기점화기관을 가솔린, 메탄올과 M90(메탄을 90%+부탄 10%의 혼합연료)을 연료로 WOT(Wide Open Throttle), MBT(Minimum advanced spark timing for Best Torque), 2500rpm 조건으로 운전하여 측정하였다. 계산에 이용한 자료는 실험으로 측정한 크랭크 각도에 따른 연소실의 압력, 흡입공기와 연료유량, 흡입공기 온도, 냉각수 온도와 배출가스 온도 등이다. 이를 이용하여 각 과정에서의 엑서지와 손실 일을 계산하였으며 각 과정에서의 손실 일은 연소과정에서 가장 크며 팽창과정, 배출과정, 압축과정 및 흡입과정 순으로 크게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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