소방공무원의 화상방지를 위해 소방보호복의 개발이 이루어지고 있으나, 보호 성능을 높이기 위해서 소재의 두께가 증가하고, 그럼으로 경량화 달성이 어려워지는 단점이 존재한다. 이를 극복하기 위한 여러 가지 방법 중 Phase Change Material(PCM, 상변화 물질)을 적용한 섬유를 소방보호복 안감에 적용하는 연구가 진행되고 있다. 기존 연구의 경우, 고온노출시 PCM 적용 섬유의 온도 특성에 대한 연구가 일부 있었으나, 화상 발생과의 직접적인 연관성을 살펴볼 수가 없다는 큰 단점이 존재한다. 본 연구에서는 짧은 시간 고열유속 상태의 돌발화염조건에 대해 현재 사용되고 있는 소방보호복 안감에 대한 PCM 적용 여부에 따라 2도 화상 발생 억제 효과를 수치계산을 통해 살펴보았다. 피부의 화상 해석을 위해 생체 열전달 방정식(Bio-heat transfer)을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 유한차분법(Finite Difference Method)을 활용하여 화상에 대한 예측을 수행하는 수치해석 접근법을 사용하였다. 시간에 따른 온도 및 손상함수 결과 분석을 통해 PCM 소재의 열흡수가 열전달을 지연시키는 효과가 큼을 확인할 수 있었고, 그에 의해 화상발생을 방지하는 매우 유효한 방법임을 확인할 수 있었다.
The physical model of interest is based upon the concentric cylinder, where the outside cylinder is filled with optically thick and high temperature phase change material(PCM). The fluid is flowing through the inside cylinder to transfer the appropriate energy. The fluid is flowing through the inside cylinder to transfer the appropriate energy. The governing equations for the phase change material including internal thermal radiation and for the turbulent transfer fluid have been employed and numerically solved. The optically thick phase change justifies the P-l spherical harmonics approximation, which is believed to be appropriate choice particularly for the much coupled problem like in this study. The solid/liquid interface, temperature distribution within the PCM and the heat flux from the PCM to the transfer fluid have been obtained and compared with those of laminar transfer fluid. The numerical results show that the turbulent transfer fluid accelerates the solid/liquid interface and results in the increase of heat transfer rate from the PCM. The internal thermal radiation within the PCM, however, does not always playa role to increase the heat transfer rate throughout the inside cylinder. It is believed that the combined heat flux has been picked up more in the inflowing area than in the pure conductive phase change material.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제28권8호
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pp.1225-1238
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2004
The present study has been performed for obtaining the melting heat transfer enhancement characteristics of water mixture slurries of plural microcapsules having different diameters encapsulated with solid-liquid phase change material(PCM) flowing in a pipe heated under a constant wall heat flux condition. In the turbulent flow region, the friction factor of the present PCM slurry was to be lower than that of only water flow due to the drag reducing effect of the PCM slurry. The heat transfer coefficient of the PCM slurry flow in the pipe was increased by both effects of latent heat involved in phase change process and microconvection around plural microcapsules with different diameters. The experimental results revealed that the average heat transfer coefficient of the PCM slurry flow was about 2~2.8 times greater than that of a single phase of water.
빌딩에서 쾌적한 환경을 유지하기 위해 온도제어가 필요하다. 온도를 제어하기 위해서 적정 온도를 유지시켜주는 매체인 상변화물질을 이용할 수 있다. 상변화물질은 고유의 상변화온도가 있고 상변화물질은 열을 얻고/방출할 때 녹거나/굳게 된다. 이러한 장점이 있으므로 상변화물질은 공기-상변화물질 열교환기에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 시스템 성능에 만족하도록 공기-상변화물질 열교환기를 설계하였고 열교환기의 성능을 연구하기 위해서 실험을 수행한다.
A phase-change material is a substance with a high heat of fusion which, melting and freezing at a certain temperature, is capable of storing and releasing large amounts of energy. Heat is absorbed or released when the material changes from solid to liquid. Therefore, PCMs are classified as latent heat storage (LHS) units. The purpose of this study is to analyze PCM wallboard design parameters using dynamic energy simulation. Among the factors of PCM, melting temperature, latent heat, phase change range, thermal conductivity are very important element to maximize thermal energy storage. In order to analyze these factors, EnergyPlus which is building energy simulation provided by department of energy from the U.S is used. heat balance algorithm of energy simulation is conduction finite difference and enthalpy-temperature function is used for analyzing latent heat of PCM. The results show that in the case of melting temperature, the thermal energy storage could be improved when the melting temperature is equal to indoor surface temperature. It seems that when the phase change range is wide, PCM can store heat at a wide temperature, but the performance of heat storage is languished.
To effectively control heat generation resulting from advancements in fast discharging technology for electric vehicle batteries, hybrid Battery Thermal Management Systems (BTMS) are gaining attention. In this study, a BTMS combining Phase Change Material (PCM) with Oscillating Heat Pipe (OHP) was designed. During the phase change process of the PCM, the maximum battery temperature increased slowly. Additionally, due to the excellent heat transfer capability of the OHP, the PCM/OHP BTMS delayed the time when the maximum battery temperature exceeded 50 ℃ by 810 s compared to the PCM/copper fin BTMS, resulting in the maximum battery temperature that was 41.29 ℃ lower at 3600 s. Furthermore, in the section where the latent heat of the PCM had the greatest impact, the slope of the battery temperature difference was 0.0017 lower than that of the PCM/copper fin BTMS. Therefore, the PCM/OHP BTMS demonstrates its potential as a viable hybrid BTMS.
본 연구에서는 상변화물질(PCM)을 반강성 포장체를 구성하는 초속경시멘트 페이스트 주입재에 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 반강성포장용 주입재의 아크릴레이트를 PCM으로 치환에 따른 총 6종류의 주입재 배합에 대하여 경화 전 후 특성을 실험을 통해 평가하였다. 아크릴레이트를 PCM으로 치환하여 유동성을 평가한 결과 본 연구에서 목표로한 유하시간 10~13초를 모두 만족시킬 수 있는 것으로 나타났다. 응결시간의 경우 PCM으로 치환하더라도 초속경 시멘트의 성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났고, PCM 치환 60%이상의 경우 초결시간이 다른 배합에 비해 1~2분 빨리 발생되었다. 압축강도 및 부착강도의 경우 Plain 배합과 유사한 강도특성을 나타내었고, 본 연구에서 목표로 하는 압축강도 36MPa, 부착강도 2MPa를 모두 만족시켰다. PCM으로 치환한 배합은 아크릴레이트만을 사용한 배합에 비해 우수한 염소이온침투저항성을 나타내었으나, OPC수준에는 미흡하였다. 반강성포장용 주입재에 대한 물리 역학적 성능평가 결과, 이 연구의 범위내에서는 PCM 대체율 20% 수준이 효과적인 것으로 판단된다.
This paper is an experimental study on the freezing protection valve used for solar water heating, air-conditioning systems, and plumbing systems. When the phase change occurs from liquid to solid, most of the substances except water volumetrically shrink. And referred to as PCM(Phase Change Material) a substance with such properties, the phase change temperature varies depending on the material. To prevent the freezing of the plumbing system, such as air-conditioning system in the winter season, we developed a several types of freezing protection valve using PCM whose freezing temperature are $2-4^{\circ}C$. The working principle of the freezing protection valve is that the fluid inside the pipe is released to prevent the system-collapse when fluid temperature reaches the freezing temperature of the PCM. And then the valve is closed and returned to the original position automatically when the temperature of the operating fluid rises. In this paper, the operating temperatures, discharge flow rate and the response characteristics of the valve during the operation are tested and investigated. From the results of this research the freezing protection valves employing PCM are expected to be commercialized in the near future.
Optimum finishing position, thickness and phase change temperature of winter and summer season were selected and suitability of finishing materials was evaluated based on temperature measurement of specimens applying the coating material mixed phase change materials(PCM). As a result, when finishing position was interior and finishing thickness of coating material mixed n-Octadecane(28℃ PCM) was 4mm, thermal performance was effective. n-Octadecane in summer season and n-Hexadecane(18℃ PCM) in winter season are indicated effective on energy savings, respectively.
In this study, for textile use, the octadecane of phase change materials(PCM) was encapsulated in several micro-diameter shell which prevents leakage of the material during its liquid phase. Microencapsulated PCM(PM) was prepared with the different weight ratio of core material to wall material and by interfacial polymerization methods using polyurea as shell material. Phase stability for O/W emulsion of PCM and PVA aq. (PE) was evaluated by Turbiscan Lab. The capsule formation win identified using FT-IR. Physical properties of microcapsules including diameter, particle distribution, morphology were investigated. Thermal transport properties of suede treated with PM(SPM) were determined by KES-F7 system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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