에너지 절약형 전열제품 개발은 유가상승에 따라 국가의 최대 현안으로 꼽히고 있다. 따라서 최근에는 이러한 문제점들을 대처하기 위해 전기를 이용한 난방장치에 대한 에너지의 효율적 사용측면에서 경제성과 안정성을 높이기 위한 지속적인 연구 연구개발이 이루어지고 있고, 특히 고성능 및 신기능 소재에 대한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 논문은 에너지 전달특성이 우수한 전열제품 개발에 관한 것으로 고효율 유도가열 장치에 관한 연구이다. 유도가열은 전자유도현상을 이용한 것으로 기존의 전도나 대류와 같은 열전달 방식과는 전혀 다르게 중간매질이 없이 피가열물에 직접 흡수되어 열로 전환되므로 급속, 균일하게 가열시키는 특징을 가진다. 또한 고주파 유도가열은 다양한 구조 설계가 가능하므로 가열 발열체를 적절히 활용하면 피가열물만을 집중가열 하는 것이 가능하다.
본 연구에서는 외력과 열을 동시에 받는 판구조에 대하여 구조적 강도를 평가하기 위하여 열응력 해석 및 열기계적 실험을 수행하였다. 초음속 비행체의 날개 유사 모델인 판구조에 대한 열 및 외력 환경구현을 위하여 석영램프를 이용한 복사가열기와 하중부가 시스템을 사용하였으며, 소성을 가미한 탄소성 유한요소 해석을 병행하여 열기계적 거동을 파악하였다. 시험은 외력 유지 상태에서 일정 온도 유지환경과 10 ℃/sec의 가열률 환경하에서 이루어졌다. 해석 및 실험에 의한 결과들을 이용하여 가열환경에 따른 구조물의 거동 특성을 파악하였으며, 상온에서의 구조강도 결과와 비교 고찰하였다. 본 연구를 통하여 초음속 비행체와 같이 외력과 열 환경을 경험하는 구조물에 대한 실험 및 해석적 방법을 제시하였고, 획득된 자료들은 비행체 내열 구조 설계시 열적 강도 판단의 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.
The global warming potential (GWP) of $CO_2$ refrigerant is 1/1300 times lower than that of R134a. Furthermore, the size and weight of the automotive heat pump system can decrease because $CO_2$ operates at high pressure with significantly higher discharge temperature and larger temperature change. The presented $CO_2$ heat pump system was designed for both cooling and heating in fuel cell vehicles. In this study, the performance characteristics of the heat pump system were analyzed for heating, and results for performance were provided for operating conditions when using recovered heat from the stack coolant. The performance of the heat pump system with heater core was compared with that of the conventional heating system with heater core and that of the heat pump system without heater core, and thus the heat pump system with heater core showed the best performance among the selected heating systems. On the other hand, the heating performance of two different types of coolant/air heat pump systems with heater core was compared each other at various coolant inlet temperatures. Furthermore, to use exhausted thermal energy through the radiator, experiments were carried out by changing the arrangement of a radiator and an outdoor evaporator, and quantified the heating effectiveness.
제안한 유도가열 시스템은 증류탑 장치에 사용되는 특수충진체에 의한 열교환기술과 IH(Induction-Heating) 전자유도가열용의 특수한 고주파 전력회로 기술을 응용한 차세대 가열방식이다. 특히 일체의 연소과정이 없다는 점에서 작업환경의 개선이 가능하며 본 기술은 IGBT 대응의 고주파 인버터를 사용하여 상용교류로부터 수[kHz]의 고주파교류(HFAC)를 발생시킬 수 있다. 본 논문에서는 1.5[kW]급 하프-브릿지 공진형 인버터 시스템과 공진부하의 동작해석, 특성분석 및 본 시스템을 이용한 2단가열 과열증기 발생장치의 개발과 시스템의 응용에 대해 논하였다.
혈액순환촉진, 심혈관계치료, 피부질환, 암세포억제 등의 의료분야에 원적외선 치료법이 광범위하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 원적외선 치료에 효과적인 패널형 방사체의 발열부에 대한 열적 특성을 실험적으로 분석하였다. 발열선은 정상상태에서 절연피복에 $150mW/m^2$의 열유속으로 열에너지를 공급하여 절연피복은 발열선 온도의 20%에 도달하였다. 단열막 사용은 약 20%의 발열판 표면온도 증가효과가 있었으며 열시상수를 상승시켜 혈액순환촉진에 크게 기여하는 것으로 나타났다. 발열선의 배치간격이 발열부 설계에 중요한 인자이며 열확산의 중첩을 위해 발열판의 열전도계수와 밀도를 고려해야함을 알 수 있었다.
본 연구의 목적은 기존에 사용 중인 X선 발생장치의 촬영대를 따뜻하게 가열하면서도 X선 감약이 적은 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 발열체를 사용하여 가열장치를 구비한 X선 발생장치용 부착형 촬영대의 고안 및 설계를 하고자 한다. 고안된 제품의 구성은 부착형 탄소발열체 촬영대로서 기존 X선 촬영대, 탄소나노튜브 면상발열체, 전극선, 난연 처방된 보호필름과 바닥필름으로 구성되어 있다. 본 고안 제품의 특징과 장점은 냉기(冷氣)를 느끼는 촬영대에서 환의를 착용하고 검사를 받는 환자에게 온화한 느낌과 안전감을 제공하고 심적인 불안감을 해소하여 검사에 도움을 줄 수 있기 때문에 임상 적용을 적극 권장하는 바이다.
This study analyzed by simulation using TRNSYS as well as by experiment on the solar district heating system installed for the first time for the district heating system in Bundang. Simulation analysis using TRNSYS focused on the thermal behavior and long-term thermal efficiency of solar system. Experiment carried out for the reliability of simulation system. This solar system where the circuits of two different collectors, flat plate and vacuum tube collector, are connected in series by a collector heat exchanger, and the collection characteristics of each circuit varies. Therefore, these differences must be considered for the system's control. This system uses variable flow rate control in order to obtain always setting temperature of hot water by solar system. Specifically, this is a system that heats returning district heating water (DHW) at approximately $60^{\circ}C$ using a solar collector without a storage tank, up to the setting temperature of approximately $85{\sim}95^{\circ}C$ To realize this, a flat plate collector and a vacuum tube collector are used as separate collector loops. The first heating is performed by a flat plate collector loop and the second by a vacuum tube collector loop. In a gross collector area basis, the mean system efficiency, for 4 years, of a flat plate collector is 33.4% and a vacuum tube collector is 41.2%. The yearly total collection energy is 2,342GJ and really collection energy per unit area ($m^2$) is 1.92GJ and 2.37GJ respectively for the flat plate vacuum tube collector. This result is very important on the share of each collector area in this type of solar district heating system.
제안한 유도가열 시스템은 증류탑 장치에 사용되는 특수충진체에 의한 열교환기술과 IH(Induction-Heating) 전자유도가열용의 특수한 고주파 전력회로 기술을 응용한 차세대 가열방식이다. 특히 일체의 연소과정이 없다는 점에서 작업환경의 개선이 가능하며 본 기술은 IGBT대응의 고주파 인버터를 사용하여 상용교류로부터 수[kHz]의 고주파교류(HFAC)를 발생시킬 수 있다. 본 논문에서는 1.5[kW]급 하프-브릿지 공진형 인버터 시스템과 공진부하의 동작해석, 특성분석 및 본 시스템을 이용한 2단 가열 과열증기 발생장치의 개발과 시스템의 응용에 대해 논하였다.
Hot stamping processes are possible for tensile strength 1.4 GPa but the strength reduction is appeared from the cooling performance unbalance. And the strength of roll forming process is below than that of hot stamping process owing to using the steel which is lower strength of boron steel. In this study, We provide roll forming process asssisted high-frequency induction heating to solve the problem of conventional one. The experiments were carried out at under various sill side part conditions: high-frequency induction heating conditions of 15, 18, 21, 24, 27 and 30 kW. The high-frequency induction heating temperature was checked with Infrared camera and the sill side parts of mechanical properties and microstructure were measured. The heating temperature of high frequency induction was measured to max $850^{\circ}C$ under the coil power of 30 kW. The tensile strength was 1.5 GPa and hardness was 490 Hv. The martensite structure was discovered under coil power of 30 kW. The weight of steel material sill side having thickness 1.5 mm and the boron steel sill side having thickness 1.2 mm were compared to weight effect. The boron steel sill side reduced 11.5% compared to steel. Consequently, manufacturing process of 1.5 giga-grade's sill side part was successfully realized by the roll forming assisted high-frequency induction heating methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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