• 제목/요약/키워드: Cryogenic Spray

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34kW급 LNG Spray펌프용 극저온 유도전동기 설계에 관한 연구 (A Study on the Design of 34kW Cryogenic Induction Motor for LNG Spray Pump)

  • 정동욱;이기욱;류재호;박관수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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    • pp.918-919
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    • 2015
  • Because of environmental regulations in emissions control area, the demand for ships to use LNG as fuel is increasing. Orders for domestic shipbuilders to produce LNG carriers are steadily increasing. However, major appliances such as spray pump, main cargo pump and others have been relied on imports. Therefore, development of pump motor using at cryogenic temperature is necessary. Operating temperature of an induction motor is at $-163^{\circ}C$. At this low temperature, the resistivity of a motor coil is quite different from normal ones, and so does the torque characteristics of motor. This paper presents a designing method of a cryogenic induction motor for LNG pump. The variation of resistivity of motor coil is considered in the design process. The heat source such as core-loss, hysteresis-loss and copper-loss are analyzed to prevent the LNG evaporation which may cause the motor failure.

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초임계 환경으로 분사되는 극저온 제트의 분열 (Disintegration of Cryogenic Jet in Super-critical Environment)

  • 이건웅;김도헌;구자예
    • 한국분무공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.140-145
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    • 2013
  • Sub/supercritical spray experiments were conducted, and cryogenic nitrogen and gaseous argon were selected for simulants. liquid nitrogen and gaseous argon were injected in subcritical case, and supercritical nitrogen and near-critical gaseous argon were injected in near-critical/supercritical cases. shadowgraph method was used to visualize spray, and analyzed about the breakup length. The breakup length was measured from numbers of Instantaneous shadowgraph Images from each case, and they were compared with momentum flux ratios and density ratios. It was observed that the relation between breakup length and momentum flux ratio was fitted into former experiment results. and the reasonable constant was suggested about the relation between breakup length and density ratio.

극저온의 흡기 온도 조건에서 실린더 내 디젤 연료의 분무 특성 (Spray Characteristics of Diesel Fuel in a Cylinder under Cryogenic Intake Air Temperature Conditions)

  • 민세훈;서현규
    • 한국분무공학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.18-25
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    • 2021
  • The objective of this study is to investigate the effect of cryogenic intake air temperature on the injected fuel droplet behavior in a compression ignition engine under the different start of energizing timing. To achieve this, the intake air temperatures were changed from -18℃ to 18℃ in steps of 9℃, and the result of fuel evaporation rate, Sauter mean diameter, and equivalence ratio distributions were compared. When the intake air temperature decreased in steps of 9℃, less fuel was evaporated by about 3.33% because the cylinder temperature was decreased. In addition, the evaporated fuel amount was increased with retarding the start of energizing timing because the cylinder temperature raised. However, the difference was decreased according to the retarded start of energizing timing because the cylinder pressure was also increased at the start of fuel injection. The equivalence ratio was reduced by 5.94% with decreasing the intake air temperature. In addition, the ignition delay was expected to longer because of the deteriorated evaporation performance and the reduced cylinder pressure by the low intake air temperature.

초저온 추진제를 사용하는 액체로켓용 인젝터의 수류/연소시험장치 설계 및 제작 (Design and Implementation of Cold-Flow and Hot-Fire Test Stand of a Cryogenic Propellant Injector Used in LRE)

  • 김도헌;박영일;구자예
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.61-65
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    • 2010
  • 초저온 추진제를 사용하는 액체로켓용 인젝터의 개발을 위해서는 단일 인젝터의 수류/연소시험을 통해 인젝터의 수력학적 특성 및 혼합, 미립화 등의 분무특성에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 대학실험실 급에서 운용할 수 있는 범위의 가압식 초저온 추진제 공급장치 및 LabVIEW를 이용한 Cyclogram 제어 및 데이터 수집장치 등을 구축하였다. 제작된 시험장치를 이용하여 스월-동축인젝터의 $LN_2-GN_2$ 초저온 수류시험 및 분무 가시화를 수행하였다. 또한 LOX-$GCH_4$ 추진제 조합의 연소시험을 위한 연소기와 추력대를 설계 및 제작하였다.

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분사기 냉각이 초저온 분무의 점화에 미치는 영향 (Effect of Injector Cooling on Ignition of Cryogenic Spray)

  • 김도헌;이진혁;구자예
    • 한국항공우주학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.222-229
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    • 2012
  • 점화 시의 분사기의 냉각은 분사순간의 초저온액체상태의 산화제 분무의 증기압에 영향을 미치고, 이는 연소반응에 따른 연소실 압력상승 과도단계에서 분무의 상(phase) 천이 시점을 결정하는 인자 중 하나이다. 분무의 상변화는 액체로켓 연소기의 점화특성에 큰 영향을 미치며, 액체산소/메탄 추진제를 사용하는 연료과잉 폐쇄형사이클 액체로켓엔진의 주연소기용 분사기로 사용될 수 있는 액체-기체 동축형 스월분사기에 대하여 점화초기 분사기 냉각온도에 따른 점화시험을 수행하였다. 초기 냉각온도에 따라 점화 시 산화제 분무의 액상으로의 천이시기가 달라지며, 충분한 냉각을 통해 산화제 분무의 증기압을 낮춘 경우 산화제 분무의 상 천이 시기를 나타내는 화염 quenching 현상이 일찍 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

34kW급 LNG펌프용 극저온 유도전동기 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of 34kW class Cryogenic Induction Motor using LNG Pump)

  • 이기욱;정동욱;박관수
    • 전기학회논문지
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    • 제64권7호
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    • pp.999-1004
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    • 2015
  • In this paper, the study presents the development of 34kW class cryogenic induction motor using LNG Pump. Operating temperature of an induction motor using LNG Main Cargo Pump is at −163℃. Due to variation of the resistivity, these motor have different torque characteristics. So, it should design to considering the resistivity change. The most important consideration of induction machine operating is cryogenic temperature. If the temperature rise, LNG is vaporized. it is a major cause of pump failure. There are several causes of heat source like coreloss, hysterisysloss, copperloss. This paper analyzed the thermal distribution of the induction motor at rated speed operation.

다점 확률분포 모델을 이용한 초임계 압력 액체질소 제트 해석 (Numerical Analysis of Cryogenic Liquid Nitrogen Jets at Supercritical Pressures using Multi-Environment Probability Density Function approach)

  • 정기영;김남수;김용모
    • 한국분무공학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.137-145
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    • 2017
  • This paper describes numerical modeling of transcritical and supercritical fluid flows within a liquid propellant rocket engine. In the present paper, turbulence is modeled by standard $k-{\varepsilon}$ model. A conserved scalar approach in conjunction with multi-environment probability density function model is used to account for the turbulent mixing of real-fluids in the transcritical and supercritical region. The two real-fluid equations of state and dense-fluid correction schemes for mixtures are used to construct thermodynamic data library based on the conserved scalar. In this study, calculations are made on two cryogenic nitrogen jets under different chamber pressures. Sensitivity analysis for two different real-fluid equations of sate is particularly emphasized. Based on numerical results, precise structures of cryogenic nitrogen jets are discussed in detail. Numerical results show that the current real-fluid model can predict the essential features of the cryogenic liquid nitrogen jets.

극저온 가스와 MQL(minimum quantity lubrication)의 복합 분사를 위한 하이브리드 노즐 설계에 관한 전산유체역학 해석 (Analysis of computational fluid dynamics on design of nozzle for integrated cryogenic gas and MQL(minimum quantity lubrication))

  • 송기혁;신봉철;윤길상;하석재
    • Design & Manufacturing
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    • 제13권3호
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    • pp.41-47
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    • 2019
  • In conventional machining, the use of cutting fluid is essential to reduce cutting heat and to improve machining quality. However, to increase the performance of cutting fluids, various chemical components have been added. However, these chemical components during machining have a negative impact on the health of workers and cutting environment. In current machining, environment-friendly machining is conducted using MQL (minimum quantity lubrication) or cryogenic air spraying to minimize the harmful effects. In this study, the injection nozzle that can combined injecting minimum quantity lubrication(MQL) and cryogenic gas was designed and the shape optimization was performed by using computational fluid dynamics(CFD) and design of experiment(DOE). Performance verification was performed for the designed nozzle. The diameter of the sprayed fluid at a distance of 30 mm from the nozzle was analyzed to be 21 mm. It was also analyzed to lower the aerosol temperature to about 260~270K.

초저온 질소 분사 핀틀 인젝터 분무의 가시화 (Visualization of Cryogenic Nitrogen Spray from a Pintle Injector)

  • 이건웅;손민;신동수;윤영빈;김정수;구자예
    • 한국추진공학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.41-47
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    • 2017
  • 모사추진제로 초저온 액체질소와 기체 질소를 사용하여 핀틀의 개도 및 모사추진제 공급 조건이 초저온 분무에 끼치는 영향을 정성적으로 연구하였다. 액체 공급압력을 고정하고, 핀틀의 개도와 기체 질소의 공급 압력을 변화시켜 실험을 진행하였다. 이미지 가시화는 CCD 카메라를 이용한 Shadowgraph 기법이 사용되었으며, 이미지 후처리를 통해 실험 조건에 따른 분무의 차이를 비교하였다. 액체 질소 단독 분사의 경우 개도가 늘어날 때, 분사속도가 줄어들고 챔버에서의 벤트 압력은 커져 액체질소 시트가 중앙으로 모이는 현상이 관측되었다. 액체질소/기체질소 분무의 경우 이미지 후처리를 통해 서로 실험 조건이 다르지만 Shadowgraph 이미지가 유사하게 나타나는 경우도 분석할 수 있음을 보였다.

POD와 DMD를 이용한 와류형 분사기의 극저온 질소 분무 동적 특성 분석 (Dynamic Characteristics Analysis of the Cryogenic Nitrogen Injection of Swirl Injector using POD and DMD)

  • 강정석;성홍계;손채훈
    • 한국추진공학회지
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    • 제21권5호
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    • pp.1-9
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    • 2017
  • 초임계 환경에서 와류형 분사기의 극저온 질소 분무 동적 특성 분석을 위하여 3차원 LES 난류 모델을 적용하였다. 초임계 상태에서 질소의 상태량들을 정확하게 예측하기 위해 SRK 실기체 상태방정식을 사용하였고, 점성계수와 열전도도는 Chung의 고압 상태 혼합물에 대한 방정식, 그리고 확산 계수는 Fuller의 이론에 Takahashi의 보정식을 적용하였다. 질소 분무 결과, 분사기 내, 외부에서 유동장과 음향장 사이의 상호작용으로 복잡한 유동구조가 형성된다. 복잡한 유동 현상을 분석하기 위해 FFT, POD 그리고 DMD 기법을 적용하여 해석을 수행하였다. FFT 해석을 수행하여 분사기 내, 외부에서 나타나는 특정 주파수를 파악하였으며, POD와 DMD를 통해 각 주파수가 어떠한 유동 구조를 갖는지에 대한 연구를 수행하였다. 또한, DMD를 통해 각 주파수의 감쇠 계수를 파악하여 이를 실험 결과와 비교하였다.