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인터쿨러용 판형열교환기 내부유로의 유동현상에 관한 전산유체해석
윤천석(Cheon Seog Yoon),한승한(Seunghan Han) 한국자동차공학회 2003 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-
Plate heat exchangers (PHE) have been widely used in different industrial applications, because of high heat transfer efficiency per unit volume. Basic study is performed for the feasibility of PHE to intercooler in automotive. In order to understand the flow phenomena in the plate heat exchanger, a channel which was formed by the upper and lower plate in single plate was considered as calculation domains. Because chevrons attached on the upper plate are brazed with chevrons attached on the lower plate. the flow channel has very complex configuration. This complex geometry was analyzed by Fluent which is general CFD (computational fluid dynamics) S/W. To validate this methodology the proper experimental and theoretical data are collected and compared with numerical results. Finally, due to the lack of experimental values for PHE to intercooler, various chevron angles and air velocities at inlet were tested in terms of physical phenomena. From this point of view, results of velocity vector path lines, static pressure, heat flux. heat transfer coefficient, and Nusselt number are physically reasonable and accepted for the solutions. Thus, the methodology of the flow analysis in the full geometry of the channel was established for the predictions of performance in plate heat exchanger.<br/>
디젤엔진 배출가스의 질소산화물 저감을 위한 Solid SCR 분사시스템의 전산유체해석 연구
이호열(Hoyeol Lee),윤천석(Cheon Seog Yoon),김홍석(Hongsuk Kim) 한국자동차공학회 2013 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2013 No.5
자동차배출가스에 대한 환경규제가 강화됨에 따라, 차량용 디젤 엔진 배출가스 중 질소산화물 저감을 위하여 암모니아를 이용한 SCR(선택적환원촉매)이 적용되고 있다. 현재 이러한 시스템은 암모니아 생성용으로 AdBlue<SUP>ⓡ</SUP>라는 우레아수용액 또는 DEF(Diesel Exhaust Fluid)를 사용하고 있으나, 액체의 특성상 ?12 ℃이하에서 빙결되며, 배기가스 중 고체 생성물이 적층되거나, 배기온도 200 ℃이하의 저온에서 도징장치문제, 그리고 균일한 암모니아 농도 유지를 위한 믹서등의 장착으로 인하여 복잡한 패키징장치가 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 대안으로 암모니아 운반물질인 solid SCR을 가열·승화시켜 암모니아 가스를 직접 배기관에 공급 할 수 있는 분사시스템에 관한 전산유체해석연구를 수행하였다. 엔진 배기관내에 배기가스 주 흐름에 암모니아 가스를 직접 분사하는 단공노즐과 다공노즐의 형상, 그리고 액체분사시스템에서 일반적으로 사용하는 믹서의 유/무에 대한 영향을 고찰하였다. 배기관, SCR 시스템, 분사노즐, 믹서를 포함하는 복잡한 형상에 대하여, SCR 촉매전단에서 암모니아 가스의 mal-distribution index와 속도 분포에 따른 flow uniformity index 및 유동저항과 연관된 pressure drop 등을 비교하였다. 본 계산 결과를 기본으로 대상 차량에 적용하기 위한 분사시스템 설계에 활용하였다.
Solid SCR용 암모니아 저장물질인 Magnesium Ammine Chloride의 합성방법 및 물질특성 연구
신종국(Jong Kook Shin),윤천석(Cheon Seog Yoon),김홍석(Hongsuk Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.11
질소산화물 저감에 사용하는 solid SCR용 고체상 암모늄 저장물질의 하나인 magnesium ammine chloride에 대한 실험실 규모에서의 제조방법과 제조한 물질의 분석연구를 수행하였다. 기저물질인 염화마그네슘에 암모니아 가스를 흡착하기 위한 실험조건의 도출을 위하여, Van"t Hoff Plot으로 평형압 선도를 계산하였고, 간이반응기를 제작한 후, magnesium ammine chloride를 제조하였다. DA, IC, FT-IR, XRD, SDT 등으로 제조한 시료의 성분을 분석하였고, 제조한 시료에 수분이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 암모니아 가스 흡착률을 증대하기 위하여 수분 제거에 적절한 새로운 실험방법을 제안하였고, 제안한 방법을 적용한 결과, 암모니아 가스의 흡착률이 대략 100%에 도달하였다. Among various ammonium salts and metal ammine chlorides used as solid materials for the sources of ammonia with solid SCR for lean NOx reduction, magnesium ammine chloride was taken up for study in this paper because of its ease of handling and safety. Lab-scale synthetic method of magnesium ammine chloride were studied for different durations, temperatures, and pressures with proper ammonia gas charged, as a respect of ammonia gas adsorption rate(%). To understand material characteristics for lab-made magnesium ammine chloride, DA, IC, FT-IR, XRD and SDT analyses were performed using the published data available in literature. From the analytical results, the water content in the lab-made magnesium ammine chloride can be determined. A new test procedure for water removal was proposed, by which the adsorption rate of lab-made sample was found to be approximately 100%.
Solid SCR용 암모니아 저장물질인 Calcium Ammine Chloride의 합성방법 및 물질 특성 연구
신종국(Jong Kook Shin),윤천석(Cheon Seog Yoon),이호열(Hoyeol Lee),김홍석(Hongsuk Kim) 한국자동차공학회 2014 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2014 No.5
Urea 수용액을 이용해 질소산화물을 선택적으로 저감하는 urea-based SCR(Selective catalytic reduction; SCR) 기술의 단점을 극복하기 위하여, 고체상의 암모니아 저장물질에 관한 연구를 수행하였다. Solid SCR에 적용 가능한 암모니아 저장물질인 metal ammine 계열의 시료는 염화칼슘(calcium chloride), 염화스트론튬(strontium chloride), 염화마그네슘(magnesium chloride) 등에 암모니아를 흡착시켜 제조 가능하고, 암모니아를 흡착시킨 시료는 적절한 열원을 가하게 되면 탈착되어 암모니아 가스가 발생된다. 본 연구에서는 염화칼슘을 선정하여 암모니아 가스의 흡착방법을 통하여 calcium ammine chloride를 제조하였고, 제조한 calcium ammine chloride에 대하여 IC(Ion chromatography)와 EA(Elemental Analyzer)를 이용하여 성분을 분석하였다.