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        Flow visualization and noise measurement of R410A two-phase flow near electric expansion valve for heating cycle of multi-split air-source heat pump

        Kim, Gangjune,Lee, Jaehong,Park, Junhong,Song, Simon Pergamon 2019 Applied thermal engineering Vol. No.

        <P><B>Abstract</B></P> <P>Multi-split air-source heat pumps (ASHPs) have been widely used for both heating and cooling. An electric expansion valve (EEV) is frequently positioned in the indoor unit (IDU), leading to an increase in the two-phase flow noise of the refrigerant. In this study, we experimentally investigated the two-phase flow patterns and flow-induced noise of R410A refrigerant near the EEV in an IDU during the heating cycle of a multi-split ASHP with four IDUs. The flow-induced noise and two-phase flow patterns of horizontal and vertical pipe layouts near the EEV were simultaneously measured under a transient operation condition of temperature (24–38 °C), pressure (1.7–2.7 MPa), and mass flowrate (6.2–41.9 kg/h). The big noise near the EEV was generated for an intermittent flow and a churn/slug flow pattern at the EEV inlet for both horizontal and vertical pipe layouts, respectively. Unlike refrigerators and cooling air-conditioners, a vertical pipe layout has two-phase flow patterns that are advantageous for noise reduction near the EEV because of the high operating mass flux and pressure for R410A of a heating cycle of a multi-split ASHP. The two-phase flow-induced noise of the refrigerant near the EEV was strongly affected by the flow patterns at the EEV’s inlet and outlet. The present study indicates that the flow patterns affected by pipe layout, phase properties, and operating conditions should be considered as one of the important factors in designing a refrigerant system of reduced noise.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> R410A two-phase flow of multi-split air-source heat pump cycle was studied. </LI> <LI> Two-phase flow visualization and noise measurement were simultaneously performed. </LI> <LI> Vertical pipe layout resulted in 3 dB lower noise level than horizontal layout. </LI> <LI> Effect of flow pattern on two-phase flow noise overwhelmed those of pipe layout. </LI> </UL> </P>

      • KCI등재후보

        Comparison of Physical Strength Characteristics According to Performance Level of University TAEKWONDO DEMONSTRATION Majors

        Jusik Park,Jihye Jeong,Jonggyu Son,Gangjun Kwon J-INSTITUTE 2021 International Journal of Martial Arts Vol.6 No.3

        Jusik ParkPurpose: The purpose of this study is to provide useful information on physical fitness training to improve the performance of Taekwondo demonstration majors by identifying the characteristics of physical fitness factors ac-cording to the performance level of university Taekwondo demonstration members. Method: The subjects of this study are Taekwondo demonstration members enrolled in K University located in D city. The differences in body structure, physical fitness factors, isokinetic muscle function of the knee joint, and anaerobic exercise capacity were compared and analyzed for 3 male students in the national demonstration group and 3 male students in the general demonstration group. Results: As a result of measurement of body structure, physical fitness factors, isokinetic muscle function, and anaerobic exercise capacity of the national demonstration team and general students, there was no statistically significant difference between groups. However, through the results of this study, it was confirmed that the ratio of flexor and extensor muscles needs to be improved to an ideal ratio of 55% to 65% as suggested in previous studies to prevent damage to the lower extremities of general students. In addition, the standing long jump and sargent jump, side step, eyes closed and one leg standing, and knee joint isokinetic muscle power showed a high-er tendency in the national demonstration group compared to the general students. There was no statistically significant difference between groups in the measurement results of anaerobic exercise capacity. Conclusion: Based on the results of this study, it is thought that it will be difficult to present the characteristics of the physical fitness factors according to the performance level of Taekwondo demonstration majors. However, considering the results of many previous studies and this study, it is thought that efforts to improve agility, power, and balance ability are needed to improve the performance of Taekwondo demonstration majors. It is judged that improvement of the flexion muscle/extension muscle ratio of the lower extremities is necessary to prevent addi-tional injuries.;Jihye Jeong;Jonggyu Son;Gangjun Kwon

      • KCI등재

        Microstructure and quality of SiC foam filters for casting

        Fengzhang Ren,Gangjun Zhai,Zhanhong Ma,Xiaobo Chen,Alex A. Volinsky 한양대학교 세라믹연구소 2011 Journal of Ceramic Processing Research Vol.12 No.6

        Maximum compressive strain at high temperature was introduced as a new quality indicator of ceramic foam filters used in metal casting. Maximum compressive strain at high temperature, number of thermal cycles before failure, room temperature compressive strength and bulk density of SiC-based ceramic foam filters with the same pore size produced by four manufacturers were measured. The best quality product exhibited the highest number of thermal cycles before failure and minimum strain at high temperature. Differences in properties were elucidated based on X-ray diffraction and scanning electron microscope microstructural characterization. The best quality filter has less glass phase and more quartz phase, while lower quality filters have more glass and cristobalite phases. The glass phase increases the maximum strain at high temperature, while both glass and cristobalite phases reduce the number of thermal cycles before failure. The maximum compressive strain at high temperature can be utilized as the main indicator for evaluating the quality of ceramic foam filters.

      • KCI등재

        Recoating slurry process effects on the SiC-based casting foam filter properties

        Fengzhang Ren,Gangjun Zhai,Zhanhong Ma,Alex A. Volinsky,Baohong Tian 한양대학교 세라믹연구소 2014 Journal of Ceramic Processing Research Vol.15 No.2

        Polyurethane foam was used as a precursor for fabricating SiC-based ceramic foam filters. Two recoating slurry processes were adopted to enhance the strength of ceramic foam. One was the recoating slurry of stoved green body and another was the recoating slurry of pre-sintered green body. The differences in weight increase and thermal shock resistance of ceramic foams fabricated by the two recoating slurry processes were investigated. The effects of pre-sintering temperature on weight increase and thermal shock resistance are discussed. Thermal shock resistance of ceramic foams fabricated by two recoating slurry processes is lower than that by the single coating slurry process. Compared with recoating slurry of pre-sintered green bodies, with the same slurry, the weight increase of ceramic foams fabricated by recoating slurry of the stoved green bodies is less, but the number of thermal cycles to failure is much higher. For ceramic foams fabricated by recoating slurry of presintered green bodies with the same slurry, the weight increase and the number of thermal cycles to failure decreased with the pre-sintering temperature.

      • 국내 규석광으로부터 고순도 실리콘 제조를 위한 정련 공정에 관한 연구

        문병문(Moon, Byung Moon),김강준(Kim, Gangjune),구현진(Koo, Hyun Jin),박동호(Park, Dong Ho),류태우(Yu, Tae U) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

        2010년 약 19.5 GWp 의 규모로 성장한 태양광 시장의 주요 소재는 실리콘을 이용한 태양전지이며, 고성능 및 고효율 태양전지 시장이 급성장 하였다. 이러한 고품질 태양전지에 사용되는 주요 원료인 9N 급 폴리실리콘은 2008년 4월 265/kg 까지 상승하였으나, 점차 하향안정세에 있으며, 급속한 가격 경쟁을 통해 당분간 장기공급가가 50/kg 이하로 하락할 것으로 전망된다. 이러한 실리콘 제조기술 중 가장 많이 사용되는 기술은 Trichloro-silane (TCS) 또는 Mono-silane (MS)를 사용하는 기상법인 일명 Siemens 공정이다. 이러한 기상법의 경우 12N 이상의 초고품질 실리콘 제조가 가능하나, 대규모의 설비투자(1억원/폴리실리콘 1톤)와 높은 에너지(120 kWh/kg)가 요구된다. 이에 최근 기상법이 아닌 야금학적인 정련법에 대한 기술이 개발되고 있으며, 이는 금속 실리콘을 슬래그 처리, 편석 분리, 응고 급랭, 전자빔, 플라즈마 등을 이용하여 정련하는 공정을 말한다. 야금학적 정련법은 순도 면에서 기상법에 비하여 낮은 단점이 있음에도 불구하고, 여러 장점들로 인해 활발히 연구되며 점차 실용화 되고 있는 매우 유용한 기술이다. 야금학적 정련법의 주요 장점은 기상법에 비해 약 25% 정도의 설비 투자비로 가능하고, 금속 실리콘을 직접 사용하며, 에너지 payback이 짧다. 또한, 산 및 염화실렌을 사용하지 않으므로 환경 문제를 적게 야기하고, 생산설비의 확장성도 매우 높다. 본 연구에서는 국내 규석광을 이용하여 일련의 정련 공정을 거쳐 고순도SG(Solar Grade)급 실리콘을 제조하고자 하였다. 실리콘 용융 환원로를 개발하고 순도를 높이기 위해 슬래그정련법을 이용하였으며, 생산된 3N 급의 금속 실리콘을 비기상법정련 방식인 일방향 응고와 플라즈마 정련 및 전자기유도 용해법을 이용하여 고순도의 실리콘을 제조하였다. 본 연구에서는 상업생산을 개시한 외국의 E사와 비교하여 산침출공정을 거치지 않으므로 실리콘회수율 및 환경부하 절감의 장점을 갖고 있으며 최종 순도 실리콘 6N 이상, 보론 함유량 0.2 ppm 이하를 달성하였으며, 기존 기상법 대비 약 20%의 전력 감소와 약 13%의 금속실리콘 원료 절감 효과가 있었다. 저가/고순도 SG급실리콘의 제조기술 개발은 향후 세계 태양광 시장에 대한 경쟁력을 확보하고, 시장 점유율 상승에 기여할 수 있으며, 산업 확대를 통한 주변 산업으로의 파급 효과가 매우 클 것으로 예상된다.

      • 단결정 잉곳의 표면 그라인딩에서 발생하는 고순도 실리콘 분말 폐기물의 용해 및 품질 평가

        문병문(Moon, Byung Moon),김강준(Kim, Gangjune),구현진(Koo, Hyun Jin),신제식(Shin, Je Sik) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

        태양광산업의 value chain중 up-stream쪽인 고순도 실리콘산업은 셀, 모듈, 시스템 쪽에 비하여 영업 이익률이나 부가가치 측면에서 매우 높은 성장성을 현재 보여주고 있으며 최근 원자력산업의 안전성 문제가 대두됨으로 인하여 태양광수요가 전 세계적으로 증대되는 경향을 나타내어 태양광용 실리콘의 수요가 확대됨과 아울러 spot시장에서의 가격 또한 상승하고 있다. 이런 관점에서 잉곳 및 웨이퍼 가공 중에 발생하는 고순도 실리콘 폐기물의 재활용 이 다시 주목받고 있다. 태양전지 웨이퍼(wafer)용 소재는 6N급 이상의 결정질 실리콘 잉곳(ingot)이 주를 이루며, 고효율의 셀을 제조하기 위해서 단결정 실리콘 잉곳이 많이 사용된다. 실리콘 단결정을 육성하는 방법에는 Floating zone 법, Czochralski 법, Bridgeman 법, CVD 등 매우 다양하다. 이 중 Czochralski 법은 전체 생산량의 대부분을 차지하고 있는 방법으로, 용융액에서 결정을 인상하여 ingot을 제작하는 방법이다. 그러나 대량의 전기에너지를 소비하여 제작되는 고순도의 실리콘 단결정 잉곳은 후 가공공정에서 그 절반 이상이 분말(powder) 및 슬러지(sludge)로 폐기되므로, 자원의 재활용 및 환경오염 측면에서 주요과제가 되고 있다. Czochralski 법으로 제작된 ingot의 경우 그 표면이 매끄럽지 못하여, 웨이퍼 단위의 가공 시 형태가 진원이 될 수 있도록 표면을 미리 연마(grinding)하는데, 이때에도 미세 분말이 다량 발생하게 된다. 본 연구에서는 이러한 고순도 단결정 실리콘 ingot의 연마 가공공정에서 발생한 미세 분말을 용해하여 보았다. 진공 챔버(chamber) 내부에 유도가열 코일과 냉도가니로 구성된 장비를 통해 전자기유도가열을 이용하여 실리콘 분말 폐기물을 용해하고, 그 시편을 ICP-MS 및 비저항 측정을 통해 분말 의 특성을 조사하여 재활용 가능성을 검토해 보았다.

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