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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

안상혁 (세종대학교, 세종대학교 대학원)

지도교수
정재동
발행연도
2016
저작권
세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

2016

히트파이프형 흡착식 냉동기 성능 최적화 연구
안상혁 기계공 2016.01 학위논문

2015

히트파이프를 적용한 흡착식 냉동기에 대한 성능 검토
안상혁 ,  권오경 ,  정재동 대한기계학회 춘추학술대회 2015.04 학술대회자료

2014

흡착식 냉동기에 히트 파이프 적용 가능성 검토
안상혁 ,  권오경 ,  정재동 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2014.11 학술대회자료

2013

실험계획법에 의한 핀 튜브 타입의 흡착식 냉동기 최적화 조건 연구
안상혁 ,  홍상우 ,  권오경 외 1명 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2013.11 학술대회자료

초록· 키워드

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흡착식 냉동기는 흡착제와 냉매의 가역반응에 따르는 방열 및 흡열현상을 이용하는 냉동 열기관으로 저온 열원(60~90 ℃)으로 구동되고 냉매로 물, 암모니아 등을 사용하여 전기압축 프레온 냉방기를 대체하는 저온 열구동, 친환경 냉방 시스템이다.
본 연구에서는 CFD(computational fluid dynamics)를 통해 열전달 능력을 키우는 새로운 형상 제안으로 흡착식 냉동기의 시스템 성능(coefficient of performance (COP), specific cooling capacity (SCP))을 높이며 흡착식 냉동기의 상용화에 기여하고자 한다. 첫째, 해석모델의 정확성을 검증하기 위해 입자 사이 간 확산 방정식으로 사용되는 2가지 모델(pressure constant, isobaric model), 입자내 확산방정식으로 사용되는 3가지 모델(equilibrium, linear driving force (LDF), solid diffusion model)을 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 둘째, 해석모델의 검증을 바탕으로 가장 많이 사용되고 있는 핀-튜브형 흡착탑의 성능을 종합적이고 체계적으로 향상시키기 위해 흡착식 냉동기의 성능에 영향을 미치는 10개 인자를 선정하고 실험계획법에 의한 분산분석(analysis of variance (ANOVA))을 수행하였다. 셋째, 핀-튜브형 흡착탑의 성능 한계를 극복하기 위해 기존 연구들에서 시도되지 않은 형상에 히트파이프를 적용하였으며 주요 인자들에 대한 인자분석(parameter study)을 통해 성능 최적화를 수행하였다. 넷째, 흡착특성이 바람직한 방향으로 개선된 새로운 저온 열구동 흡착제, FAM-Z01 (ferroaluminophosphate)를 개발하고 이를 시스템에 적용하여 상용 흡착제인 실리카겔(silica gel)이 적용된 흡착탑의 성능 한계를 극복하였다. 다섯째, Mass Recovery 기법을 통한 핀-튜브형 흡착탑의 성능향상을 제시하였다. 위 5가지 연구를 바탕으로, 최적의 성능을 발휘하는 흡착탑 형상, 작동조건 및 흡착제의 흡착특성, 성능개선 방법을 제시하였다.
#흡착식 냉동기 #핀-튜브 열교환기 #히트파이프 #인자분석 #실리카겔 #FAM-Z01 #매스 리커버리 #COP #SCP

목차

제 1 장 서론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구 동향 2
1.2.1 해석모델 연구 동향 2
1.2.1.1 입자사이 물질전달 방정식 3
1.2.1.2 입자내 물질전달 방정식 3
1.2.2 흡착탑 열교환기 형상 연구 동향 4
1.2.2.1 심플튜브형 열교환기 4
1.2.2.2 핀-튜브형 열교환기 5
1.2.2.3 히트파이프형 열교환기 6
1.2.3 흡착제 개발 연구 동향 10
1.2.3.1 실리카겔 10
1.2.3.2 제올라이트 10
1.2.3.3 FAM-Z01 10
1.3 연구 내용 12
제 2 장 해석 방법 13
2.1 흡착탑 형상 13
2.1.1 심플 튜브형 열교환기 13
2.1.2 핀-튜브형 열교환기 13
2.1.3 히트파이프형 열교환기 13
2.2 흡착제 종류 15
2.2.1 실리카겔 15
2.2.3 FAM-Z01 16
2.3 지배방정식 18
2.3.1 가정 18
2.3.2 입자간 물질전달 방정식 18
2.3.2.1 등압(Isobaric) 모델 18
2.3.2.2 비등압(Non-isobaric) 모델 18
2.3.3 입자내 물질전달 방정식 20
2.3.3.1 평형(Equilibrium) 모델 20
2.3.3.2 Linear Driving Force 모델 20
2.3.3.3 고체확산(Solid Diffusion) 모델 20
2.3.4 열전달 방정식 21
2.3.5 성능지표 21
2.4 초기조건 및 경계조건 22
2.4.1 초기조건 22
2.4.2 경계조건 22
제 3 장 해석 결과 24
3.1 해석방법 검증 24
3.1.1 입자사이 물질전달 24
3.1.1.1 등압 모델과 비등압 모델의 온도 및 흡착률 비교 24
3.1.1.2 성능비교 24
3.1.2 입자내 물질전달 방정식 28
3.1.2.1 3가지 입자내 확산 모델의 온도 및 흡착률 비교 28
3.1.2.2 성능비교 28
3.2 핀-튜브형 흡착탑 최적화 33
3.2.1 해석모델 33
3.2.2 실험계획법 (분산분석, ANOVA) 33
3.2.3 해석결과 35
3.2.3.1 COP 결과 고찰 35
3.2.3.2 SCP 결과 고찰 39
3.3 히트파이프형 흡착탑 최적화 41
3.3.1 해석모델 41
3.3.2 Motivation 43
3.3.3 타당성조사(Feasibility study) 43
3.3.4 인자 분석 및 최적화 46
3.4 FAM-Z01과 상용 Silica gel 성능비교 52
3.4.1 해석 모델 52
3.4.2 넓은 분압 범위에서 성능비교 55
3.4.3 좁은 분압 범위에서 성능비교 60
3.5. Mass Recovery를 통한 성능향상 63
3.5.1 Mass Recovery란? 63
3.5.2 Mass Recovery 해석방법 63
3.5.3 성능 향상 검토 63
제 4 장 결 론 68
4.1. 해석방법 검증 68
4.1.1 입자사이 물질전달 68
4.1.2 입자내 물질전달 68
4.2. 핀-튜브형 흡착탑 최적화 69
4.3. 히트파이프형 흡착탑 최적화 69
4.4. FAM-Z01과 실리카겔의 성능비교 70
4.5. Mass Recovery를 통한 성능 향상 71
참 고 문 헌 72
ABSTRACT 79

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