초고층 건축물과 같은 대형 건축물의 부재가 대형화 되면 수화발열로 인하여 내 외부 온도차가 커져 균열이 발생한다. 잠열재인 상전이 물질을 수화열저감재로써 사용하는 방법은 다른 방법들보다 접근성, 사용성, 효율성이 높다. 이에 따라 수화열저감재로 상전이 물질을 사용한 연구들이 많이 진행되고 있다. 하지만 상전이 물질은 상전이 반응온도가 다르기 때문에 외기온도, 콘크리트 비빔온도 같은 환경요인에 영향을 받을 수 있는데 이를 고려한 연구는 미미한 수준이다. 따라서 본 논문에서는 서중환경에서 수화열저감재를 사용한 콘크리트의 수화발열 특성과 품질을 평가하였다. 그 결과, 서중환경에서 스트론튬계 수화열저감재를 3wt.%, 5wt.%를 혼입했을 경우, OPC수준보다 수화발열은 8%, 21% 저감이 가능하고 발열속도는 약 75분, 85분 정도 지연할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 온도가 높을 때 상전이 반응이 상대적으로 촉진되어 실험실환경보다 향상된 성능 나타난 것으로 판단된다. 향후 서중환경에서 다른 종류의 수화열저감재 효율과 비교하고, 장기 재령에서의 강도발현 등에 대한 세부적인 검토를 진행할 예정이다.
In this study, a shape-stabilized phase change material (SSPCM) was prepared by octadecane and exfoliated graphite nanoplate (xGnP) in a vacuum, to improve thermal storage performance. The octadecane as an organic phase change material (PCM) is very stable against phase separation of PCM, and has the proper temperature range for thermal comfort in the building; and the xGnP is a porous carbon nano-material. Scanning electron microscope (SEM) and Fourier transformation infrared spectrophotometer (FT-IR) were used to confirm the chemical and physical stability of the Ocatadecane/xGnP SSPCM. In addition, thermal properties were determined by Deferential scanning calorimeter (DSC), and Thermogravimetric analysis (TGA). The specific heat of Octadecane/xGnP SSPCM was $14.1J/g{\cdot}K$ at $31.3^{\circ}C$. The melting temperature ranges of melting and freezing were found to be $26{\sim}35^{\circ}C$ and $26{\sim}19^{\circ}C$, respectively. At this time, the latent heats of melting and freezing were 110.9 J/g and 104.5 J/g, respectively. The Octadecane was impregnated into xGnP by as much as about 56.0% of the Octadecane/xGnP SSPCM's mass fraction.
본 연구는 상변화물질이 고상에서 액상으로 변화되는 동안, 상변화 물질의 온도가 변하지 않는 특성을 이용하여, 고온환경에 한시적으로 사용되는 열차폐 구조물의 구현가능성을 수치해석적인 방법으로 평가하고, 이에 대해 개선사항을 도출하여 열차폐 구조물의 설계에 반영하기 위한 것이다. 이를 위해 시스템에 적용되는 환경조건을 단순화하여 내부에서 발열하는 구성품에 의한 내부발열면과, 외부의 고온환경을 모의하는 외부가열면으로 경계조건을 설정하였고, 해석형상은 해석의 용이성을 위하여 육면체 형상으로 고려하였으며, 상변화물질의 용융특성과 열차폐 구조물내 공기온도 변화를 연결기의 유무에 따라 비교하고 분석하였다. 이 결과, 내부 발열면의 열이 상변화 물질로 원활히 전달되지 않아 내부공간의 온도가 크게 상승하며, 연결기로 유입되는 열이 상당한 것으로 해석되었다.
Semi-solid forging can be applied in industry only with enough knowledge of the effects of the forming parameters related with the process and their exact control which can be obtained by empirical or numerical methods. In the current study, the effects of process variables on semi-solid forging are discussed based on mainly numerical results. Die preheating temperature, initial solid fraction of the workpiece, and die velocity were selected as process variables, and numerical analyses using a rigid-thermoviscoplastic finite element approach that considered the release of latent heat due to phase change were carried out. In the analyses, a proposed flow stress material characterization and a solid fraction updating algorithm were employed. The obtained results from numerical analysis are discussed and are compared with some experimental observations.
나노 알루미늄과 물의 연소 반응을 정상상태 층류 연소로 모델링하여 이론적 접근을 하였으며 압력에 따른 화염전파속도의 영향을 조사하였다. 물의 상변화에 따른 증발열을 고려하였으며 다양한 압력 영역(0.1MPa ~ 10MPa)에 대한 연소 특성을 살펴보았다. 모델링 영역을 1)물+알루미늄 2)증기+알루미늄 3)반응영역으로 나누었으며 영역의 방정식을 구성하고 화염속도에 대한 해석적 해를 구하였다. 입자크기에 따른 연소실 압력의 영향을 도출하여 시험결과와 비교, 분석 하였다.
The synthesis of stearic acid composite phase change material (PCM) was investigated and the samples produced were characterized for use in latent heat storage, using a simple chemical sol-gel process. The PCM was encapsulated to tetraethyl orthosilicate by various preparation ratios of stearic acid (5, 10, 15, 20, 30 and 50%). Fourier transformation infrared spectroscope (FT-IR) and X-Ray diffraction (XRD) were performed to determine the chemical structure and crystalloid phase of the microencapsulated PCM. SATEOS1 (5%) shows the best proportion for the PCM. With the presence of stearic acid as core materials and SiO2 as the supporting materials, it does not show any chemical reaction between both of them. SATEOS1 shows promising potential for thermal energy storage as it shows a better encapsulation efficiency and good thermal stability.
잠열 저장물질로서 비조화 축열재인 sodium acetate trihydrate를 사용하여 구형의 PCM 입자를 제조하였다. 비조화 축열재의 단점인 상분리 현상 및 과냉각 현상을 방지하기 위하여 점증제로서 gelatin, 조핵제로서 sodium pyrophosphate decahydrate를 사용하였다. 혼합조성의 용융 PCM을 이용하여 연속적으로 지름이 3-3.5 mm 인 구형 PCM 입자가 제조되었다. 용융 PCM 방출속도가 1.3-1.8 ml/min 인 범위 내에서는 PCM 입자크기가 방출속도에 영향을 받지 않았다. 제조된 PCM 입자의 물성을 측정하기 위하여 DSC, SEM과 XRD를 이용하였다.
This study looks into changing building energy use by application of phase change material (PCM). PCM does not need extra energy for operation and is used for reducing building energy use and, CO2 output by displaying semi-permanent effects after installation. It also is able to avoid the maximum electric power time-zone by inducing a time lag phenomenon of cooling and heating loads with high thermal capacity using latent heat. To verify the efficiency of blinds and PCM, tests about the PCM operation mechanism using air conditioning machinery and nocturnal panel cooling were done. In the test results of the case using PCM installation, a $45^{\circ}$ blind angle with machinery air conditioning and nocturnal panel cooling at the same time shows a 22 percent energy saving effect against general space. The test results of each case were compared and analyzed based on the blind and window opening settings. Finally, the energy reduction of existing buildings using PCM application was reviewed based on the final measurement results.
The characteristics of wire electrical discharge machining (WEDM) are governed by many factors such as the power supply type, operating condition and electrode material. This work deals with the effect of wire electrode materials on the machining characteristics such as, metal removal rate, surface characteristics and surface roughness during WEDM A wire's thermal physical properties are melting point, electrical conductivity and vapor pressure. One of the desired qualities of wire is a low melting point and high vapor pressure to help expel the contaminants from the gap. They are determined by the mix of alloying elements (in the case of plain brass and coated wire) or the base core material(i.e. molybdenum). Experiments have been conducted regarding the choice of suitable wire electrode materials and influence of the properties of these materials on the machinability and surface characteristics in WEDM, the experimental results are presented and discussed from their metallurgical aspect. And the coating effect of various alloying elements(Au, Ag, Cu, Zn, Cr, Mn, etc.) to the Cu or 65-35 brass core on them was reviewed also. The removal rate of some coated wires are higher than that of 65-35 brass electrode wire because the wire is difficult to break due to the wire cooling effect of Zn evaporation latent heat and the Zn oxide on the surface is effective in preventing short circuit. The removal rate increases with increasing Zn content from 35, 40 and Zn coated wire
본 연구에서는 고-액 상변화 시의 잠열을 이용한 축열방법 중에서 고상파라핀을 충전한 수직원관의 관벽을 가열하여 축열하는 경우에 대하여 관 내에서 일어나는 열전달 특성과 축열속도를 이론적으로 해석하였다. 액상에서는 자연대류를 고려하였고 고상에서는 순수 열전도 모델을 사용하였다. 고상파라핀의 초기온도와 관벽의 가열온도 그리고 관의 형상비가 축열속도에 미치는 영향을 알아보았으며, 전체 열전달과정을 순수열전도 모델로 해석하여 자연대류가 축열에 미치는 영향을 고찰하였다. 용융초기에는 관벽과 고액경계면의 영향으로 자연대류에 의한 유동은 장애를 받으나, 40% 정도의 용융이 진행된 후 부터는 내부 액상에서의 자연대류가 활발히 일어나고, 용융중기로 갈수록 관의 상부에 뜨거운 액상층이 축적되므로 자연대류는 소멸하게 된다. 전체적인 융용속도는 순수열전도에 의한 용융속도보다 빨라지게 된다. 관벽의 가열온도와 형상비가 증가할수록 관 내에서의 자연대류가 활발하게 일어나므로 용융속도는 빨라지며, 형상비가 클수록 상하부 간에 불균등한 용융이 일어난다. 고상의 초기온도는 초기의 용융속도에 큰 영향을 미치고 용융이 진행될수록 그 효과는 줄어든다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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