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근임계 환경으로 분사되는 제트의 임계점이 상변화에 미치는 영향
윤태경(Taekyung Yoon),신동수(Dongsoo Shin),손민(Min Son),신봉철(Bongchul Shin),구자예(Jaye Koo) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
본 실험에서는 추진기관 연료의 주 성분으로 사용되는 액체 탄화수소 화합물의 초임계 분사 거동 특성을 분석하기 위해서 고속카메라 이미지를 활용한 실험을 수행하였다. 케로신의 구성성분 중 임계점의 차이가 있는 Decane과 Methylcyclohexane (MCH)를 실험 유체로 선정하였으며, 분석을 위해 Shadowgraphy 기법을 사용하였다. 제트 분사 시 임계온도 조건 하에서 각 유체의 환산압력에 따라 케이스를 나누었다. 아임계 조건의 동일한 인젝터 초기상태에서 기화가 발생하기까지 온도변화량의 차이에 따라 Decane과 MCH는 서로 다른 거동을 보였다. 하지만 초임계 조건에서는 같은 온도변화량이 필요하더라도 임계점 부근에서는 증발엔탈피가 0에 가까워져 기화과정이 아닌 초임계 유체로의 상변화가 일어나고 급격한 밀도변화가 없어 Decane과 MCH 모두 원기둥 형상의 액주가 관측되었다. In this paper, high speed camera images were used to analyze the supercritical injection behavior of liquid hydrocarbon compounds used as main components of propellant fuel. Decane and Methylcyclohexane (MCH), which have different critical points among kerosene constituents, were selected as experimental fluid and Shadowgraphy technique was used for the analysis. The difference in the temperature variation from the initial injector state of the subcritical condition until the vaporization occurs was represented by the different behaviors of Decane and MCH. However, under the Supercritical conditions, the enthalpy of vaporization near the critical point approaches zero and the phase change to the Supercritical phase occurs instead of vaporization process. In the phase change of the Supercritical system, there was no rapid density change, so the liquid state image was observed in both the Decane and MCH.
근임계 환경으로 분사되는 탄화수소 제트의 임계점이 분사거동에 미치는 영향
윤태경(Taekyung Yoon),신동수(Dongsoo Shin),이건웅(Keonwoong Lee),구자예(Jaye Koo) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.5
Supercritical injection behavior of liquid hydrocarbon compounds, which are used as main components of propellant fuel, was analyzed. Decane and Methylcyclohexane (MCH) with different critical points were selected as experimental fluid and Shadowgraphy technique was used. Decane and MCH behave differently in the initial state under the subcritical condition. However, near the critical point, the enthalpy of evaporation became close to 0, so that phase change into supercritical fluid occurred, not vaporization process, and no breakup of both fluids occurred.
윤태경(Taekyung Yoon),이용찬(Yongchan Lee),박태민(Taemin Park),이순종(Soonjong Lee),이원석(Wonsuk Lee),김연호(Yeonho Kim),김재연(Jaeyeon Kim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
최근 자동차 시장은 환경문제, 에너지 자원 문제 등에 의해 점차 친환경 차량으로 넘어가는 추세에 있으며, 그에 따라 전기자동차(Electric Vehicle)가 미래의 운송수단으로 각광받고 있다. 전기자동차는 충전 또는 방전이 가능한 다수의 2차 전지(Cell)가 하나의 팩(Pack)으로 구성된 배터리를 주 동력원으로 사용하며 이러한 배터리는 크기와 용량에 따라 전기자동차 뿐만 아니라 에너지 저장장치(Energy Storage System, ESS)용 배터리 컨테이너에도 적용된다. 이러한 배터리는 충전 또는 방전 시 전력의 크기가 매우 크며, 배터리의 발열량 또한 크다. 배터리의 성능과 수명은 배터리 온도에 영향을 받기 때문에 배터리 성능, 수명향상을 위한 배터리열관리 방안은 에너지 효율 측면에서 매우 중요한 문제이다. 이와 관련하여 당 사는 냉매사이클 내부에서 순환하는 냉매의 상 변화 시에 발생하는 열 에너지를 이용하여 배터리를 효율적으로 승온 또는 냉각 시키도록 하는 시스템을 고안하였고, 해당 시스템을 모듈화 하여 배터리 승온과 냉각 각각의 모드에 따른 성능을 해석을 통해 분석하였다. 배터리열관리 시스템은 압축기(Compressor)와 판형 열 교환기(Plate Heat Exchanger), 사방밸브(4Way Valve), 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EXV), 기액분리기(Accumulator)로 구성되며, 사방밸브의 모드에 따라 판형 열 교환기는 응축기와 증발기의 역할을 번갈아가며 수행하게 된다. 팽창밸브의 개도량과 종류를 변경하여 조건 별 성능해석을 진행하였으며, 이중관(Internal Heat Exchanger, IHX) 유무에 따른 해석결과와 비교분석 하였다. 본 연구는 배터리 용량에 관계없이 공용으로 사용 가능한 배터리열관리 시스템의 모델을 제시하며, 점차 발전하는 배터리 분야에서 열관리에 대한 방안을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
윤태경(Taekyung Yoon),송우석(Wooseok Song),이종권(Jongkwon Lee),구자예(Jaye Koo) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5
액체로켓 추진제로 사용되는 탄화수소 화합물의 초임계 상변화 거동은 중요한 의미를 가지며 본 실험에서는 고압액체 상태에서 초임계 상태로 천이되는 액체 탄화수소 화합물의 초임계 상변화 거동 특성을 분석하였다. 임계점 차이가 있는 Decane과 Methylcyclohexane(MCH)를 실험유체로 선정하였고, 고압액체 상태에서 초임계 상태로의 천이과정을 가시화 하기위해 0.8 MPa의 초기압력을 가한 후 가열하였다. 아임계 가열과정에서 두 유체 모두 기포발생이 관측되지 않았고 천임계 과정에서 단백광 현상이 관측되었다. 초임계 상태에서 표면장력이 0으로 수렴하여 유체 입자가 작아져 활발한 대류가 일어나는 것을 확인하였다. The objective of this paper is to observe the supercritical phase behavior of liquid hydrocarbon compounds from subcritical to supercritical state. Decane and Methylcyclohexcane (MCH) with critical point difference were selected as the experimental fluid. In order to visualize the experimental fluid in transition, the compressed liquid condition was established as initial condition. In the case of subcritical condition, bubbles were not observed in both fluids, and the opalescence phenomenon was detected in the case of transcritical condition. Under the supercritical condition, the surface tension converges to zero; hence the fluid particles become small, and the vigorous convection was recorded in visualized images.
이종권(Jongkwon Lee),송우석(Wooseok Song),윤태경(Taekyung Yoon),구자예(Jaye Koo) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5
본 논문에서는 2차원 연소기에서 연소 유동장내 횡단 교란파 전파/감쇠 메커니즘 규명에 앞서, 횡단교란파 발생을 위한 펄스건의 압력파 성능시험과 고압의 연소조건 하에 운용할 수 있는 펄스건 압력파 강도 제어기술 확보가 목표이다. 고압환경 조건을 위해 기체 질소를 사용하여 가압하였고 다이아프램으로는 폴리에스터 재질의 100 μm두께 OHP 필름을 사용하였다. 펄스건의 성능변수인 압력파의 속도와 강도, 다이아프램 파막압력을 확인하기 위해 압력 트랜스듀서를 이용하여 동압과 정압을 측정하였다. 압력파 생성을 위해 피스톤은 충분한 가속을 받아야 한다. 이렇게 만들어진 압력파 강도를 비교하기 위해 피스톤의 배압에 대기압과 고압조건을 두고 실험하였으며 파막압력과 피스톤 이동거리, 피스톤 무게를 변화시키며 압력파를 측정하였다. In this paper, the pressure wave performance test of pulse gun, which is for the generation of the transversal disturbance wave, was performed. The objective of this paper is to observe effects of performance parameters such as material properties and rupture pressure on the velocity, intensity of pressure wave. Gaseous nitrogen supply high pressure to plenum and a OHP film thickness of 100 μ m was used as the diaphragm. The dynamic pressure and static pressures were measured to obtain the velocity and intensity of the pressure wave and the diaphragm wave pressure. The piston was accelerated from the high pressure gas and its velocity was sufficient to generate pressure waves. In order to compare the pressure wave intensities, the back pressure of the piston was setup under atmospheric pressure and high pressure conditions. It was confirmed that the pressure wave intensity was different by piston tube distance, piston weight and rupture pressure.