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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 권영철
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 선문대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2017
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백연(white smoke)은 수증기 응결현상에 의해 수증기가 엷은 안개와 같은 흰 연기 상태로 나타나는 현상으로, 백연에 환경오염 물질, 미세먼지, 분진, 매연 등이 포함되어 있지 않아도 공기청정 상태에 대한 국민관심이 매우 높아 환경오염에 대한 대기질 개선을 위하여 백연발생 감소기술 개발이 요구되고 있다. 백연은 대기 온도가 낮은 새벽이나 겨울철에 고온다습한 수증기가 냉각 응축되거나 또한 응축된 액적들의 증발 과정이 지연되어 백연의 확산범위가 커지면 환경문제로 이어진다. 최근 백연발생에 의한 환경문제들은 심각한 사회 이슈로 대두되어 국가와 산업체에서는 백연을 줄이기 위해 다양한 방법들을 모색하고 있다.
본 연구에서는 열교환기 모듈과 혼합기를 적용한 백연저감 열교환 시스템을 설계하여 고온다습한 수증기가 외부로 배출되기 이전에 냉각 응축하여 수증기 온도를 낮추고 절대습도를 감소시킬 수 있는 냉각제습 방법을 활용하여 백연저감 과정을 연구하고자 하였다.
1) 소형 열교환기(웨이브, 허니컴)의 피치수와 형상 변화에 따른 공기측 열전달 특성을 알기 위해 칼로리미터를 이용한 열교환기 성능 실험을 수행하였다. 실험결과를 비교하기 위하여 SolidWorks flow simulation을 이용하여 전산해석을 수행하였다. 또한, Pilot 웨이브 및 허니컴 열교환기 1단, 2단 및 3단으로 조합된 열교환 성능실험을 하였고 전산해석을 이용해서 결과를 비교하였다. 소형과 Pilot 열교환기의 피치수과 단별조합이 증가할수록 웨이브 열교환기 열전달 특성 우수한 것을 확인하였다.
2) 최적 열교환기 모듈(Case C)을 선정하여 동절기 조건에서 백연저감 열교환 시스템에 대한 열유동 특성을 조사하기 위하여 급기 입구온도, 입구상대습도 및 입구속도변화에 따른 열유동 전산해석을 수행하였다. 이를 위하여 백연저감 열교환 시스템의 해석모델을 개발하였다. 또한, 혼합부에서배기와 급기의 혼합과정에 대한 해석으로부터 백연저감 열교환 시스템의 설계 가이드를 제공하였다. 또한 EES 계산식을 개발하여, 백연 발생 가능성을 습공기선도를 사용하여 검토하였다. 백연저감 열교환 시스템 모델은 백연저감의 효과는 급기의 외부 환경변수들 중에 속도와 온도가 상대습도보다 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
3) Field 백연저감 열교환 시스템을 설계·제작하여 실증실험을 하였다. 실험에서 얻어진 자료를 활용하여 field 백연저감 열교환 시스템의 모델을 개발하였으며, 백연저감 열교환 시스템의 열유동 실험결과를 모델과 비교하였다. 이를 통해 field 백연저감 열교환 시스템의 설계 기초자료 및 설계 가이드를 제공하고, 열회수 방식에서는 열교환기의 형태와 조합방식에 따른 성능을 실험적 방법으로 분석하였다.
본 연구에서는 열교환기 모듈과 혼합기를 적용한 백연저감 열교환 시스템을 설계하여 고온다습한 수증기가 외부로 배출되기 이전에 냉각 응축하여 수증기 온도를 낮추고 절대습도를 감소시킬 수 있는 냉각제습 방법을 활용하여 백연저감 과정을 연구하고자 하였다.
1) 소형 열교환기(웨이브, 허니컴)의 피치수와 형상 변화에 따른 공기측 열전달 특성을 알기 위해 칼로리미터를 이용한 열교환기 성능 실험을 수행하였다. 실험결과를 비교하기 위하여 SolidWorks flow simulation을 이용하여 전산해석을 수행하였다. 또한, Pilot 웨이브 및 허니컴 열교환기 1단, 2단 및 3단으로 조합된 열교환 성능실험을 하였고 전산해석을 이용해서 결과를 비교하였다. 소형과 Pilot 열교환기의 피치수과 단별조합이 증가할수록 웨이브 열교환기 열전달 특성 우수한 것을 확인하였다.
2) 최적 열교환기 모듈(Case C)을 선정하여 동절기 조건에서 백연저감 열교환 시스템에 대한 열유동 특성을 조사하기 위하여 급기 입구온도, 입구상대습도 및 입구속도변화에 따른 열유동 전산해석을 수행하였다. 이를 위하여 백연저감 열교환 시스템의 해석모델을 개발하였다. 또한, 혼합부에서배기와 급기의 혼합과정에 대한 해석으로부터 백연저감 열교환 시스템의 설계 가이드를 제공하였다. 또한 EES 계산식을 개발하여, 백연 발생 가능성을 습공기선도를 사용하여 검토하였다. 백연저감 열교환 시스템 모델은 백연저감의 효과는 급기의 외부 환경변수들 중에 속도와 온도가 상대습도보다 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
3) Field 백연저감 열교환 시스템을 설계·제작하여 실증실험을 하였다. 실험에서 얻어진 자료를 활용하여 field 백연저감 열교환 시스템의 모델을 개발하였으며, 백연저감 열교환 시스템의 열유동 실험결과를 모델과 비교하였다. 이를 통해 field 백연저감 열교환 시스템의 설계 기초자료 및 설계 가이드를 제공하고, 열회수 방식에서는 열교환기의 형태와 조합방식에 따른 성능을 실험적 방법으로 분석하였다.
목차
제 1장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구동향 51.3 연구목적 및 내용 7제 2장 파형 열교환기에 대한 연구 112.1 파형 열교환기 실험 연구 112.1.1 실험장치 112.1.2 실험방법 및 조건 142.2 파형 열교환기 전산해석 연구 182.2.1 전산해석 개요 182.2.2 전산해석 모델 및 방법 222.3. 파형 열교환기 실험 및 전산해석 결과 272.3.1 실험 결과 272.3.2 전산해석 결과 34제 3장 백연저감 열교환 시스템의 전산해석 모델 개발 533.1 전산해석 모델 및 방법 533.1.1 전산해석 모델 533.1.2 전산해석 방법 573.2 열교환 시스템 해석 결과 633.2.1 열교환기 모듈 633.2.2 백연저감 열교환 시스템 모델 673.3 혼합부 전산해석 1023.4 EES 프로그램 개발 110제 4장 Field 백연저감 열교환 시스템에 대한 연구 1194.1 Field 열교환기 모듈 연구 1194.1.1 전산해석 모델 및 방법 1194.1.2 전산해석 결과 1234.2 Field 백연저감 열교환 시스템의 실험 및 전산해석 1294.2.1 실험장치 및 방법 1294.2.2 전산해석 모델 및 방법 1354.3 Field 백연저감 열교환 시스템 결과 1384.3.1 실험 결과 1384.3.2 전산해석 결과 1414.4 EES 프로그램 개발 147제 5장 결론 150참고문헌 155Appendix A. Research activities 159
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