• 제목/요약/키워드: Thermal-mechanical performance

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천공과 유동 가이드를 활용한 방사형 히트싱크의 자연대류 열전달 향상에 관한 연구 (Study on the Natural Convection Heat-Transfer Enhancement in Radial Heat Sink Using the Perforation and Flow Guide)

  • 전소라;이빈;변찬
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권5호
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    • pp.339-345
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    • 2016
  • 본 연구에서는 천공과 유동 가이드를 활용한 방사형 히트싱크의 자연대류 열전달 향상에 관해 수치적으로 탐구하였다. 천공과 침니 기반의 유동 가이드를 활용한 개선된 형상의 방사형 히트싱크의 성능을 평가하고, 기존의 방사형 히트싱크와 열 성능을 비교하였다. 연구 결과, 천공형 히트싱크는 연구범위 내에서 천공의 개수와 직경이 클수록 열 성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 침니 기반의 유동 가이드를 활용한 히트싱크에 대해서는, 핀의 개수, 침니와 바닥면 사이의 거리의 영향을 분석하였다. 그 결과 핀의 개수와 침니와 바닥면 사이의 거리에 최적화된 값이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 히트싱크의 방향이 상 방향($0^{\circ}$)에서 최고의 열 성능을, 측 방향($90^{\circ}$)일 때 최악의 열 성능이 나타나는 것을 알 수 있었다. 천공형 히트싱크와 최적의 구조를 갖는 유동 가이드를 갖는 히트싱크는 기존의 방사형 히트싱크와 비교하였을 때, 각각 최대 17%, 20% 개선된 열 성능을 가짐을 알 수 있었다. 본 논문은 공학과 관련한 획기적인 아이디어를 제시함으로써 창업기술개발, 벤처 및 기업가정신 함양에도 중요한 의미를 지닐 수 있다.

초임계 이산화탄소를 작동유체로 한 PCHE의 열수력 성능 향상을 위한 수치해석적 연구 (A Numerical Study on Improving the Thermal Hydraulic Performance of Printed Circuit Heat Exchanger Using the Supercritical Carbon Dioxide)

  • 박보근;김대현;정진택
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권10호
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    • pp.779-786
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    • 2015
  • 이 연구의 목적은 열수력 성능을 향상시키기 위하여 PCHE의 새로운 유로 형상을 제안하는 것이다. 기존의 Zigzag 유로는 굽힘점에서 유동 박리와 역류 영역의 발생으로 높은 압력손실을 가지고 있다. 이 단점을 개선하기 위하여 굽힘점에 직관영역을 삽입하였다. 또한 직관의 길이 변화가 열전달 및 압력손실에 미치는 영향을 분석하였다. 새로운 형상과 기존 Zigzag 유로의 열수력 성능을 Goodness Factor를 사용하여 정량적으로 비교하였다. 질량유량은 $1.41{\times}10^{-4}$에서 $2.48{\times}10^{-4}kg/s$까지 변화 하였다. 1mm 직관길이에서 평균 Goodness Factor는 Zigzag보다 약 25% 정도 증가되었다.

TSV 기반 3차원 소자의 열적-기계적 신뢰성 (Thermo-Mechanical Reliability of TSV based 3D-IC)

  • 윤태식;김택수
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.35-43
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    • 2017
  • The three-dimensional integrated circuit (3D-IC) is a general trend for the miniaturized and high-performance electronic devices. The through-silicon-via (TSV) is the advanced interconnection method to achieve 3D integration, which uses vertical metal via through silicon substrate. However, the TSV based 3D-IC undergoes severe thermo-mechanical stress due to the CTE (coefficient of thermal expansion) mismatch between via and silicon. The thermo-mechanical stress induces mechanical failure on silicon and silicon-via interface, which reduces the device reliability. In this paper, the thermo-mechanical reliability of TSV based 3D-IC is reviewed in terms of mechanical fracture, heat conduction, and material characteristic. Furthermore, the state of the art via-level and package-level design techniques are introduced to improve the reliability of TSV based 3D-IC.

IGBT소자의 열적 안정성을 고려한 방열설계 (Thermal Design of IGBT Module with Respect to Stability)

  • 이준엽;송석현
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.205-208
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    • 2002
  • Thermal design is required with considering thermal stability to verify the reliability of electric power device with using IGBT. Numerical analysis is performed to analyzed the change in thermal resistance with respect to the various thermal density of heating element. Correlations between thermal resistance and heat generation density are established. With using these correlations, performance curve is composed with respect to the change in thermal resistance of cooling conditions for natural convection and forced convection. Thermal fatigue is occurred at the Inside and outside of IGBT by repeated heat load. The crack is occurred between base plate and ceramic substrate for the inside. When the crack length is 4mm, the failure is occurred. Therefore, Thermal design method considering thermal density, thermal fatigue resistance is presented on this study and it is expected to thermal design with considering life prediction.

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온라인 웹기반 원전 터빈 사이클 열성능 분석 시스템 (Web-Based On-Line Thermal Performance Analysis System for Turbine Cycle of Nuclear Power Plant)

  • 최기상;최광희;지문학;홍승열;김성근
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제29권3호
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    • pp.409-416
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    • 2005
  • We need to develop a on-line thermal performance analysis system for nuclear power plant to determine performance status and heat rate of turbine cycle. We have developed PERUPS(PERformance Upgrade System) to aid the effective performance analysis of turbine cycle. Procedures of performance calculation are improved using several adaptations from standard calculation algorithms based on PTC(Performance Test Code). Robustness in the on-line performance analysis is increased by verification & validation scheme for measured input data. The system also provides useful web interfaces for performance analysis such as graphic heat balance of turbine cycle and components, turbine expansion lines, automatic generation of analysis report. The system was successfully applied for YongGwang nuclear plant unit #3,4.

다공성 단열재를 포함한 열방어구조의 열 특성 분석 (Thermal Characteristic Analysis of Thermal Protection System with Porous Insulation)

  • 황경민;김용하;이정진;박정선
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.26-34
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    • 2016
  • 본 논문에서는 다공성 단열재의 정확도가 높은 유효 열전도율 예측 모델을 새롭게 제안하고, 기존 예측 모델 및 시험 결과와 비교 검증하였다. 이를 위해 기존 유효 예측 모델들을 다공성 단열재의 고체 부피율에 따른 열전도율 시험 결과 값과 비교하였다. 그리고 고체의 부피율에 따른 유효 열전도율 시험결과와 비교하여 가장 높은 정확도를 가진 Zehner-Schlunder 모델 및 시험 결과 데이터를 기반으로 고체-유체의 부피율과 열전도율 비로 구성된 다항식을 추가하여, 새로운 유효 열전도율 예측 모델을 정의하였다. 예측 모델을 시험 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 예측 모델을 적용하여 열방어구조의 과도 열전달 해석을 수행하였으며, 열전달 시험 결과와의 비교를 통해 유효 열전도율 예측 모델의 유효성을 확인하였다.

열-기계적 시험에 따른 초고압 폴리머 부싱의 굽힘변형 및 기밀성능에 관한 연구 (Performance of Sealing Integrity and Banding strain of HV Polymeric bushing with Thermal Mechanical Test)

  • 조한구;유대훈;강형경;이철호
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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    • pp.1441_1441
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    • 2009
  • This paper describes performance of sealing integrity and bending strain of HV polymeric bushing with thermal mechanical test. Generally the properties of FRP tube can be influenced by the winding angle, wall thickness and winding tension. As a results, multi winding bushing shows that it has max deflection in the range of 16.5~16.9 mm.

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유동분배판에 의한 원통-다관형 열교환기의 성능 특성에 관한 수치해석적 연구(II): 전열특성 (NUMERICAL STUDY ON THE PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF SHELL AND TUBE HEAT EXCHANGER BY FLOW DISTRIBUTORS : PART(II) HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS)

  • 박영민;이태호;정희택;김형범
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.28-32
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    • 2016
  • In the previous study, it is proved by numerical simulation that the baffle shaped as the porous plate installed in the inlet chambers improves the redistribution of the flow injecting to the tube bundles. In the present study, numerical simulation has been performed to investigate the effects of the flow distributors on the thermal characteristics of the shell and tube heat exchangers. The flow fields have been analysed by the three-dimensional Navier-Stokes solvers including the thermal conditions on the shell sides. The numerical results showed that the presence of the baffles improves the redistribution of the heat transfer to the tube bundles though the overall performance drop slightly on the present flow conditions.

Performance of a Direct Contact Heat Exchanger with Meshes for a Solar Thermal Energy System

  • Kim, Chong-Bo;Kim, Nam-Jin;Seo, Tae-Beom;Hur, Byung-Ki
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제15권2호
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    • pp.268-276
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    • 2001
  • In order to improve the efficiency of a direct contact heat exchanger for a solar thermal energy system, the working fluid should be dispersed into small and uniform droplets, and stay within a heat exchanger for a long time. Therefore, installation of meshes in a direct contact heat exchanger is suggested in the present study, and the performance of the direct contact heat exchanger with several layers of meshes is experimentally investigated. Diethyl phthalate is used as the working fluid, and the performance of the heat exchanger is tested for several different operating conditions and compared to that of the heat exchanger without meshes. The results of this investigation show that meshes make droplets uniform and small when the flow rate is low. The relationship between the Peclet number and the Nusselt number becomes linear if it is steady. And, the Nusselt number for the direct contact heat exchanger with meshes becomes greater than that without meshes as the Peclet number increases.

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