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핀 형상에 따른 plate-fin 열교환기의 열전달 및 압력 강하 특성에 관한 실험적 연구
남기언(Ki Ean Nam),오동욱(Dong Wook Oh),송찬호(Chan Ho Song),윤석호(Seok Ho Yoon),이공훈(Kong Hoon Lee),김욱중(Ook Joong Kim) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5
이 논문은 공기측 열전달과 압력강하의 특성관계를 다양한 핀 형상에 대하여 난방조건에서 실험적으로 조사하였다. 핀 형상 parameter 인 핀 type(offset or louver), 핀 피치 그리고 핀 높이 등을 변화시켜 4개의 알루미늄 시료에 대하여 실험을 수행 하였다. 저속(1.3㎧)에서 고속(4㎧)까지 10case의 평균 유속과 각 속도에 대하여 압력강하(△p) 그리고 총합열전달 계수(UA)를 실험적으로 구하였다. 또한, 실험 데이터에 근거하여, f-factor와 j-factor를 구하여, 측정된 실험값과 기존 문헌의 결과값을 비교하여 데이터 값의 신뢰성을 검증 하였다. 본 연구에서는 열 교환 능력에 큰 영향을 미치는 fin parameter를 도출하고 최적조건의 핀 설계조건을 제시하였다. In this paper, heat transfer and pressure drop characteristics of plate-fin heat exchangers with different fin geometry are investigated. Tested fin geometry parameters are fin type(offset or louver), fin pitch, fin height and louver angle. The average air flow velocity at the sample heat exchanger is set to vary from 1.3 ㎧ to 4.0 ㎧. Pressure drop and overall heat transfer coefficient are measured as a constant heat flux is given to the heat exchanger unit. Friction f-factor and Colburn j-factor of each sample are calculated.
700℃ 고온 배관에 Type 316L 스테인리스강의 적용성 분석
이형연,남기언,윤정,김현일,어재혁 대한기계학회 2024 大韓機械學會論文集A Vol.48 No.1
한국원자력연구원(KAERI)에 구축된 700℃ 대용량 열에너지저장 시스템(TESET) 내 Type 316L 스테인리스강 배관에 대해 고온 설계 및 평가를 수행하였다. 700℃ 의 소듐 냉각재가 유동하는 고온관은 루프히터, 고온 축열조, 공기-소듐 열교환기 등의 고온 기기를 연결하는 배관이다. 배관설계 기술기준인 ASME B31.1과 RCC-MRx는 크리프 영역에서 가동되는 Type 316L 스테인리스강 고온관의 설계절차를 제시하고 있다. 그러나 550℃ 에서 700℃ 사이의 온도에 대해서는 고온 배관 설계평가에 필요한 많은 재료물성이 부재인 상태로 있다. 이에 따라 본 연구에서는 설계평가를 위해 일련의 재료강도 시험을 수행하였고, 피로 및 크리프 재료 물성에 대해서는 사전 연구에서 얻은 재료 물성치 기반으로 700℃ 배관의 고온 설계와 관련하여 부족한 재료 물성 및 설계 계수를 결정하였다. 연구수행 결과 Type 316L 스테인리스강은 700℃ 냉각재가 유동하는 고온 배관계통에 제한된 시간 동안 사용이 가능한 것으로 나타났다. Elevated temperature design and evaluations on Type 316L stainless steel piping in a 700℃ large-capacity thermal energy storage verification test loop (TESET) constructed at KAERI have been conducted. The hot leg piping with sodium coolant of 700℃ connect the main components of loop heater, hot tank and air-to-sodium heat exchanger. The design rules of ASME B31.1 and RCC-MRx provide design procedures for high-temperature piping in the creep range for Type 316L stainless steel. However, many material properties needed for design evaluations are not available over the temperature of 550℃ to 700℃. A series of high-temperature material strength tests were conducted in this study, and other essential material properties from previous test works on low cycle fatigue tests and creep tests were used for the design evaluations. The lack of material properties and design coefficients were determined based on the material tests associated with high-temperature design on the 700℃ piping. It was shown that Type 316L stainless steel can be used for a limited time duration in a high-temperature piping system subjected to 700℃ coolant.
700℃ 고온 배관에 Type 316L 스테인리스강의 적용성 분석
이형연(Hyeong-Yeon Lee),남기언(Ki-Eun Nam),윤정(Jung Yoon),김현일(Hyeong-Il Kim),어재혁(Jahyuk Eoh) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.11
Elevated temperature design and evaluations on Type 316L stainless steel piping in a 700℃ large-capacity thermal energy storage verification test loop (TESET) under commissioning at KAERI have been conducted. The hot leg piping with sodium coolant of 700℃ connect the main components of loop heater, hot tank and air-to-sodium heat exchanger. The design rules of ASME B31.1 and RCC-MRx provide design procedures for high-temperature piping in the creep range for Type 316L stainless steel. However, many material properties needed for design evaluations are not available over the temperature of 550℃ to 700℃. A series of high-temperature material strength tests were conducted in this study, and other essential material properties from previous test works on low cycle fatigue tests and creep tests were used for the design evaluations. The lack of material properties and design coefficients was determined based on the material tests associated with high-temperature design on the 700℃ piping. It was shown that Type 316L stainless steel can be used for a limited time duration in a high-temperature piping system of the TESET test facility subjected to 700℃ coolant.