• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.42.2-42.2
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• 2009

연속주조공정에서 용강의 통로, 산화방지 및 유체 흐름을 용이하게 하는 역할을 하는 다공성 노즐(porous nozzle)은 용강과의 직접적인 접촉으로 인한 화학 반응 및 용강의 침투현상을 방지하기 위해 불활성 가스를 주입하여 청정강을 제조하는데 이용된다. 공정 중 노즐 막힘으로 인한 배압상승과 열충격에 의한 크랙(crack) 발생이 문제되고 있으며 신뢰성 향상 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기공크기와 기공분포가 고온안정성 및 내열충격성에 미치는 영향을 알아보고, 내구성 시험 및 고장분석을 통하여 노즐의 신뢰성 향상 방안을 고찰 하였다. 기공을 제어한 시편을 제조하여 기공분포에 따른 고온안정성을 확인하기 위해 실제 사용 조건인 용강온도($1550^{\circ}C$)와 보다 높은 온도($1700^{\circ}C$)에서 각각 고온 시험을 수행하였다. 열충격을 스트레스 인자로 한 내구성 시험을 수행한 후 고장원인을 분석하였으며 열화정도를 확인하기 위해 열처리 온도에 따른 차압 및 굽힘 강도 변화를 비교하였다. 또한 결정상 분석을 통해 온도에 대한 상변화를 확인하였고, 시편의 표면 및 파단면의 미세구조 분석을 통해 크랙 발생여부를 확인하였다. 다공성 노즐의 기공분포가 균일 할수록 고온안정성 및 내열충격성이 향상됨을 확인하였고, 이를 통해 Porous Nozzle의 열화원인으로 판단되는 기공 크기 및 분포에 따른 크랙 발생에 대해 열응력 고찰을 수행하였다.

• 설비공학논문집
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• 제13권2호
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• pp.73-79
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• 2001

Experiment were carried out to investigate the heat transfer characteristics of an aluminum foam block as a porous heat sink on a heat source by a vertical air jet impingement that can be applied for electronics cooling. The performance of the aluminum foam heat sink was evaluated by the convective heat transfer coefficient on the heat source. At a fixed porosity, pore density ($\beta$) of the foam and Reynolds number Re were varied in the range of $\beta$a=10, 20, 40 PPI(Pore Per Inch) and $850\leqRe\leq25000$. A nozzle diameter and the nozzle-to-plate spacing were also varied. It was found that the convective heat transfer was enhanced by the aluminum foam heat sink with lower pore density due to relatively intensified flow through the foam block. The aluminum foam block with much reduced weight shows slightly better performance with larger Nusselt number, compared with the convectional heat sink.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권4호
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• pp.293-297
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• 2011

The thermodynamic behavior of phenolic resin was investigated to verify the relation between the properties of porous ceramics with $ZrO_2$-C system for submerged entry nozzle and the characteristics of phenolic resin with various relative humidity. The green and the sintered density were decreased between 25% and 50% relative humidity, whereas they were gradually enhanced above 50% relative humidity. The highest value of apparent porosity was 20.1% and the minimum compressive strength was 69MPa in the specimen using the powder exposed to 50% relative humidity. As a result of thermal analysis for phenolic resin, the shift of endothermic peak to low temperature and the reduction of exothermic peak were observed, and the peaks corresponded to melting and curing of phenolic resin, respectively. The melting and the curing of phenolic resin generate the change of green density, and it can affect the properties of submerged entry nozzle.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권12호
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• pp.3980-3990
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• 1996

When a moist air is rapidly expanded in a supersonic nozzle, nonequilibrium condensation occurs at a supersaturation state. Condensation shock wave appears in the nozzle flow if the releasing latent heat due to condensation goes beyond a critical value. It has been known that self-excited oscillations of the condensation shock wave generate in an air or a steam nozzle flow with a large humidity. In the present study, the passive control technique using porous wall with a cavity underneath was applied to the condensation shock wave. The effects of the passive control on the steady and self-excited condensation shock waves were experimentally investigated by Schlieren visualization and static pressure measurements. The result shows that the present passive control is a useful technique to suppress the self-excited oscillations of condensation shock wave.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권6호
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• pp.617-620
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• 2011

Thermal shock behavior of porous ceramic nozzles with various pore sizes for continuous casting process of steel was investigated in terms of physical properties and microstucture. Porous nozzle samples with a composition of $Al_2O_3$-$SiO_2$-$ZrO_2$ were fabricatedby adding various sizes of graphite as the pore forming agent. As the graphite size increased from 45~75 to 150~180 ${\mu}m$, both the resulting pore size and the flexural strength also increased. A thermal shock test was carried out at temperatures (${\Delta}$T) of 600, 700, 800, and 900$^{\circ}C$. Microstructure analysis revealed a small number of cracks on the sample with the largest mean pore size of 22.32 ${\mu}m$. In addition, increasing the pore size led to a smaller decrease in both pressure drop and elastic modulus. In conclusion, controlling the pore size can enhance thermal shock behavior.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권7호
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• pp.625-629
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• 2010

This study investigates the effects of porosity on the thermal stability and the thermal shock resistance of a porous nozzle used for blowing an inert gas. The samples of $Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2$ system, which had the apparent porosity of 16~30% and bulk density of $2.6{\sim}3.2g/cm^3$, were prepared by adding different graphite contents (5, 10, 20 wt%) as a pore-forming agent. The thermal shock test was conducted at ${\Delta}T=500$, 1000, and $1400^{\circ}C$ also and the thermal stability was also carried out at 1550, 1600, and $1650^{\circ}C$ for 5 hrs. The specimen contained 10 wt% graphite had uniform pore size distribution, whereas the specimen with 20 wt% graphite showed non-uniform pore size distribution. As a result of thermal shock test, the specimen containing 10 wt% graphite appears to have higher mechanical strength than the other specimens (5, 20 wt% graphite). Both the 5 wt% and 20 wt% graphite specimens developed a non-uniform pore size distribution and cracks that were generated by intensive thermal stress.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.95-105
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• 2014

CUPID 코드는 기기 스케일(Component scale)의 2상 유동(Two-phase flow) 해석 코드로서 다양한 2상 유동 조건의 실험 자료를 이용하여 검증되어 왔다. 특히, CUPID 코드의 CANDU형 원자로 감속재 탱크 내부 유동 해석능력을 평가하기 위해 1/4 규모 축소 실험장치의 실험결과를 이용하여 검증한 바가 있다. 본 연구에서는 이전 연구를 바탕으로 CUPID 코드를 사용하여 실제 원자로 감속재탱크 내부의 열수력 거동을 해석하였다. 감속재 탱크의 내부 구조는 아주 복잡하기 때문에 다공질 매질 방법을 적용하였으며 탱크 입구노즐 또한 기기 스케일 코드의 취지에 부합하게 아주 단순화하여 모델하였다. 해석결과의 정확성을 결정하는 가장 중요한 요소는 입구노즐의 모델 방법에 있는 것으로 나타났다. 입구노즐을 단순하게 모델하여 입구유량을 경계조건으로 부여하고 발전소 정상운전조건으로 계산한 결과, 부력에 의한 열성층화 현상이 발생하였다. 이는 전혀 타당하지 않은 것으로 입구 유동의 모멘텀을 정확하게 모의하지 않아 발생한 것이 나타났다. 이를 개선하고자 입구 유량과 운동량을 동시에 보존시킬 수 있도록 입구 노즐 면적을 축소하고 속도는 증가시켜서 계산한 결과, 사실적인 내부 유동장을 얻을 수 있었다. 결론적으로 계산 비용효과가 뛰어난 다공질 매질 방법에 입각하여 CUPID 코드를 실규모 감속재 탱크 열유동 해석에 적용할 수 있음을 보였고, 입구노즐의 적절한 모델이 가장 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.95-98
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• 2003

The physics of the plume-induced shock and separation particulary at a high plume to exit pressure ratio and supersonic speeds up to Mach 3.0 with aid without a passive control method, porous extension, were studied using computational techniques. Mass-averaged Navier-Stokes equations with the RNG k-$\varepsilon$ turbulence model were solved using a fully implicit finite volume scheme and a 4-stage Runge-Kutta method. The courol methodology for plume-afterbody interactions is to use a perforated wall attached at either the nozzle exit or the edge of the missile base. The Effect of porous wall length on plume interference is also investigated. The computational results show the main effect of the porous extension on plume-afterbody interactions is to in the plume from strongly underexpanding during a change in flight conditions. With control, a change in porous extension length has no significant effect on plume interference.

• 에너지공학
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• 제12권3호
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• pp.197-206
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• 2003

본 연구에서는 다공성 세라믹 필터를 사용하는 집진장치에서 역세정 과정의 유동특성을 규명하고, 역세정 시스템 설계에 적용하기 위한 전산해석을 수행하였다. 주요 연구내용으로는 역세정 과정에서 중요한 변수인 노즐 직경, 노즐 팁의 위치, 다공성 세라믹 캔들필터의 투과율, 디퓨저 형상, 역세정 압력 등이 집진장치 내부에서의 속도분포, 압력분포 등 역세정 유동특성에 미치는 영향을 상세히 계산하여 역세정 시스템의 사양 설계에 활용할 수 있도록 하였다. 전산해석에는 상용의 FLUENT code를 사용하여 에너지 보존식을 포함한 압축성 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 유한체적법 (Finite volume method)으로 해석하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제20권5호
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• pp.86-91
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• 2016

This paper is concerned chiefly with the method of porous foam manufacture using basalt stone powder sludge. The hydrogen peroxide($H_2O_2$) of bloating agent has lots of problems to manufacture porous lightweight aggregate due to fast reaction rate with cement or calcium hydroxide($Ca(OH)_2$). The $H_2O_2$ injecting method using nozzle for manufacturing porous lightweight aggregate is proposed, in this study. This method is to inject $H_2O_2$ at the pressure of 10 MPa on upper side of slurry mixing materials such as stone powder sludge and quick-lime(CaO) by injector. The specimen was dried in furnace at $100^{\circ}C$ for 1 hour and cured at ambient temperature for 30 days. We analyzed the characteristics including specific gravity and water absorption. The experiments were found that the porous foam has low specific gravity, high water absorption and uniform distribution of porous more than manufactured foam by general bloating methods.