• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.479-484
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• 2009

The effect of anode gas channel height on gas diffusion and cell performance in a 100 $cm^2$ class molten carbonate single cell is investigated. Single cell separators with three different channel height are used. The effect of the gas channel height on the distribution of the reactive gas concentration is evaluated by the two-dimensional concentration diffusion equation. The overpotential caused by concentration drop with different channel height is estimated by the voltage decay related to diffusion of reactants, well known as concentration polarization, using limiting current density. The estimation could have the possibility to identify the reactant mass transfer polarization in the complicate factors of the overall electrodes.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.93-98
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• 2008

To investigate the characteristics of water droplet on the gas diffusion layer from both top-view and side-view of the flow channel, a rig test apparatus was designed and fabricated with prism attached plate. This experimental device is used to simulate the growth of single liquid water droplet and its transport process with various air flow velocity and channel height. The contact angle hysteresis and height of water droplet are measured and analyzed. It is found that droplet tends towards to be instable by decreasing channel height, increasing flow velocity or making GDL more hydrophobic. Also, the simplified force balance model matches with experimental data only in a restricted range of operating conditions and shows discrepancy as the air flow velocity and channel height increases.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제30권5호
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• pp.93-99
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• 2010

Nucleate pool boiling experiments with constant heat flux condition were performed using pure R113 for various channel heights under saturated pool condition. A circular heater of 1mm diameter, with artificial cavity in the center, fabricated using MEMS technique and the high-speed controller were used to maintain the constant heat flux. Images of bubble growth were taken at 5,000 frames per second using a high-speed CCD camera. The bubble geometry was obtained from the captured bubble images. The effects of channel height on the bubble growth behaviors were analyzed as dimensional scales for the initial and thermal growth regions. The parameters for the bubble growth behaviors were bubble radius, bubble growth rate, and bubble shapes. These phenomena require further analysis for various surface angles, but this study will provide good experimental data with constant heat flux boundary condition for such works.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권6호
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• pp.818-823
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• 2015

본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 마이크로채널 내부의 Fischer-Tropsch(FT) 반응을 모사하였고, 나아가 반응채널의 너비와 높이, 냉각채널과의 거리 그리고 채널 사이 간격을 변수로 두고 채널 내부 온도에 대해 민감도 분석을 수행하였다. 마이크로채널 반응기는 채널 간의 열교환을 고려하기 위한 5개의 반응채널과 냉각채널을 대신한 냉각면으로 이루어져 있으며 채널의 높이와 너비를 포함한 변수들의 길이는 0.5 mm ~ 5.0 mm 범위에서 설정하였다. 반응물로는 $H_2$와 CO의 혼합기체($H_2/CO$ molar ratio=2)를 사용하였으며 반응기의 운전 조건은 $GHSV=10000h^{-1}$, 압력 20 bar와 온도 483 K($210^{\circ}C$)이다. 민감도 분석의 결과로 반응채널 내부의 최대 온도는 채널의 높이에 비례하며 너비에 대해서는 특정 길이 이상에서 영향을 받지 않는 것을 확인하였으며 이 중에 냉각채널과의 거리와 채널 사이 간격은 채널 내부 온도에 거의 영향을 미치지 않았다. 따라서 채널 레이아웃에서 반응채널의 높이는 짧을수록(약 2 mm 이하), 너비는 길수록(약 4 mm 이상) 열제거뿐만 아니라 생산량 측면에서 이득을 얻을 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.550-556
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• 2022

In this study, the flow uniformity was analyzed by performing numerical analysis on the 1 kWe internal manifold type solid oxide fuel cell stack according to the channel height of the separator. Also, it was examined by varying the fuel utilization rate and oxygen utilization rate. From the calculation results, we found that as the channel height of the separator decreased, the pressure drop increased exponentially. In addition, it was found that as the channel height of the separator decreased, the gas flow resistance inside the unit cell increased, and the flow resistance increased the pressure drop, thereby improving the flow uniformity inside the stack. Finally, the calculation results showed that as the fuel and oxygen utilization increased, the flow uniformity also improved.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.56-63
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• 2018

In this study, a $100cm^2$ cell frame for a molten carbonate fuel cell was designed using CFD analysis. Electrochemical reactions, gas flow, and the heat transfer in $100cm^2$ cell frame were modeled using COMSOL Multiphysics. Two design variables such as the height of the cell frame and the length of the gas input area were determined to obtain minimized temperature distribution and uniform gas distribution. With two design parameter such as height of the cell frame and the length of the gas flow channel, the temperature difference in the cell fame was decreased to $5^{\circ}C$ and the gas uniformity in the flow channel were achieved.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.459-466
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• 2005

The present study investigates the heat transfer characteristics of a triangular channel. Three different rib configurations are tested. The ribs are installed on two sides of the channel. The rib height (e) to channel hydraulic diameter is 0.079 and the rib-to-rib pitch (p) is 8 times of the rib height. The rotation number ranges from 0.0 to 0.1 while the Reynolds number is fixed at 10,000. The copper blocks with heaters are installed on the channel walls to measure the regionally averaged heat transfer coefficients. For the stationary $45^{\circ}$ and $135^{\circ}$ ribbed channels, a pair of counter rotating vortices is induced by the angled rib arrangements, and high heat transfer coefficients are obtained on the regions near the inner wall for the $45^{\circ}$ ribbed channel and near the leading edge for the $90^{\circ}$ ribbed channel. The heat transfer coefficients of angled ribbed channels are changed little with rotation, whereas those of the transverse ribbed channel are changed significantly with rotation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권1호
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• pp.17-24
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• 2003

A mathematical model of the hydrodynamic and heat transfer performances of two-phase flow (gas-liquid) in thin film region of micro channel is proposed. For the formulation of modeling, the flow of the vapor phase and the shear stress at the liquid-vapor interface are considered. In this work, disjoining pressure and capillary force which drive the liquid flow at the liquid-vapor interface in thin film region are adopted also. Using the model, the effects of the variations of channel height and heat flux on the flow and heat transfer characteristics are investigated. Results show that the influence of variation of vapor pressure on the liquid film flow is not negligible. The heat flux in thin-film region is the most important operation factor of micro cooler system.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.826-833
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• 2014

해양 중소규모 가스전의 경제성에 대한 화두가 던져진 이후 전통 석유의 가격변동과 세계적인 환경규약 등에 맞물려 석유화학관련 산업계에서는 이를 효과적으로 대처하고 천연가스를 활용할 수 있는 공정을 개발하고자 하였다. 이에 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하는 해상 GTL 공정(offshore gas-to-liquid process)이 제안되었고 부유시스템 platform으로 공정을 적용시키고자 마이크로채널 반응기가 떠오르고 있다. 본 논문에서는 단일 마이크로채널 반응기를 Fischer-Tropsch 반응을 기반으로 하여 Matlab과 ASPEN Hysys를 연동하여 모사하고 이로 얻어진 반응열을 도입해 상용 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 소프트웨어인 ANSYS fluent로 멀티 마이크로채널 반응기 모델을 제작하였다. 그리고 4가지의 설계변수인 냉각채널 넓이, 높이, 냉각채널과 반응채널의 간격, 냉각채널 간의 간격을 설정하고 이들의 변화에 따른 열유동을 3가지의 변수인 열유속, 냉각 및 반응채널의 최대온도의 변화를 시각화하여 그 경향성을 확인하였다. 경향성 분석 결과, 냉각채널의 넓이와 높이는 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도 역시 높아졌으나 냉각채널과 반응채널의 간격은 열유동에 거의 영향을 미치지 못하였다. 냉각채널 간의 간격은 짧을수록 총 열유속이 높아졌으며 최대온도는 낮아졌다. 따라서 적절한 냉각채널의 넓이와 높이를 제안하고 짧은 간격의 냉각채널 구조를 도입하여 반응채널의 열량을 충분히 제거할 수 있는 반응기설계에 대한 휴리스틱을 제안할 수 있었다. 이처럼 멀티채널 반응기의 모델을 설계하고 이로부터 적절한 변수를 선택해 그 경향성을 확인할 수 있는 방법을 통해 설계 단계에서부터 적절한 반응기 구조에 대한 제안을 하는데 도움을 줄 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.304-310
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• 2010

본 연구에서는 딤플이 설치된 유로, 립이 설치된 유로, 립과 딤플이 함께 설치된 유로에서의 열전달 성능을 천이액정법을 이용하여 측정하였다. 실험에 사용된 유로의 종횡비(W/H)는 4이고, 립의 높이는 6 mm, 립 간 거리(P/e)는 10, 립이 설치된 각도는 $60^{\circ}$이며, 딤플의 직경은 6 mm, 딤플 중심간 거리(s/D)는 1.2로 하였다. 레이놀즈 수는 30000-50000에 대해 실험을 수행하였다. 립이 설치된 유로에서는 경사 립에 의해 발생된 이차유동이 열전달 계수를 증가시켰고, 립과 딤플이 함께 설치된 유로에서는 립 사이에 설치된 딤플이 열전달 계수를 더욱 증가시켰다. 열전달계수는 립과 딤플이 복합 적용된 유로, 립이 적용된 유로, 딤플이 적용된 순으로 나타났고, 열성능계수도 립과 딤플이 복합 적용된 유로에서 크게 나타났다.