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김정욱(Jungwook Kim),현동기(Dongki Hyun),박상훈(Sanghun Park) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
공기가열기는 고온고압의 공기 공급을 목적으로 하는 시험 설비 중 하나이다. 천연가스, 산소 및 공기와 같은 가스가 각기 주입되어 연소기 챔버 내에서 최대 40 bar의 압력으로 연소되며, 그에 따른 변형과 파괴가 발생하지 않도록 설계되어야 한다. 본 연구에서 중요한 설계 조건 중 하나는 고온 고압 조건에서 공기가열기의 구조적인 안정성이다. ASME의 평가 방법을 사용한 이론적인 해석으로 구조 안정성을 평가하기 위해 연구가 수행하였으며, 본문과 같이 수, 공압 테스트 조건과 실제 운전조건에서 사용이 가능한 공기가열기를 설계하였다. The vitiated air heater is one of test facilities used for the purpose of supplying high temperature and high pressure air. Gases such as natural gas, oxygen, and air injected separately are combusted at its combustor chamber with the maximum pressure of 40 bar, and therefore it must be properly designed to prevent destruction and deformation. One of significant design characteristics is that it should be stable structurally at conditions of high temperatures and high pressures. The theoretical analysis with the use of ASME method is done to assess its structural stabilities. The present work finds that our design of the heater is acceptable for its experimental tests pneumatically and hydro-statically and its actual operations.
신재익(Jaeik Shin),진병대(Byoungdae Jin),현동기(Dongki Hyun) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
본 논문은 국방과학연구소 엔진 시험장에 설치된 영상프로브에 대해 다루고 있다. 영상프로브는 엔진의 후단, 디퓨저 상단에 설치되어 있으며 잠만경 모양의 관 형상을 띄고 있어서 페리스코프라 불린다. 페리스코프는 엔진 후단의 열기(2000 °C) 및 연소 생성물 등의 영향을 받아서 파손 위험이 높다. 따라서 CFD 해석을 통해 장치의 냉각 성능을 검증하였다. 또한 시험을 통해 연료 유량에 대한 장치 내부의 온도를 비교하여 장치의 내구성을 확인하였다. 현재의 설계에서 영상프로브를 통하여 화염 형상 및 노즐 제어, 배출 유동의 안정성을 가시적으로 확인 가능하다. This paper describes an imaging probe device installed in ADD engine test facility. The imaging probe is installed at the rear end of the engine and top of the diffuser. The device is so-called periscope because its figure looks like a pipe of periscope. The periscope has a high risk of breakage due to the influence of heat(2000 °C) at the rear end of the engine and combustion products. Therefore, through CFD analysis, we verified cooling performance of the device. Also, through tests, we verified durability of the device by comparing temperature and fuel mass flow rate. In the current design, using imaging probe, we can see flame shapes, control of nozzle, and stability of exhaust flow visually.
홍윤기(Yun Ky Hong),이정민(Jung Min Lee),나재정(Jae Jung Na),현동기(Dong Ki Hyun),김경수(Kyeong Su Kim),박상훈(Sang Hun Park) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
본 연구에서는 루츠 펌프와 스크류 펌프를 이용한 진공 펌프 시스템을 이용해, 1 kg/s의 공기가 공급되는 시험장치에서 챔버 내의 압력을 2500 Pa로 유지할 수 있는 고도모의 시험장치를 설계하였다. 설계를 위해, 저유량의 공기 공급 조건에서, 소정의 펌프 조합을 이용해 실험을 수행하였다. 이를 통해, 1 kg/s급의 유량이 공급되는 시험장치를 위해서는 11대의 루츠 펌프와 33대의 스크류 펌프가 필요하다는 것을 확인할 수 있었다. 실험 결과를 이론 예측 결과와 비교하였다. 하지만, 이론적으로 예측한 흡입 유량은 실험 결과보다 20 %에 가깝게 많게 나왔다. 이는 조합 실험시, 루츠 펌프 전후단에 걸리는 차압이 높아서 발생한 것으로 여겨진다. 따라서 앞에서 제시한 것보다 더 많은 스크류 펌프를 설치할 경우, 보다 높은 진공도를 가지는 시스템의 구축이 가능해질 것으로 판단된다. In this research, a high altitude simulating test facility is designed using vacuum pump system composed of roots pumps and screw pumps. Air flow rate and chamber pressure are 1 kg/s and 2500 Pa, respectively. To design the test facility, experimental tests using certain pump combinations are performed for air injection of the order of hundreds of g/s . From the tests, it is found that 11 roots pumps and 33 screw pumps are required for the considered test facility. Test results are compared with theoretically estimated values. However, intake capacity theoretically estimated is found to be 20 percent larger than test results. This is thought because of higher pressure difference of roots pump for test conditions. Therefore, if more screw pumps are added for the considered pump system, it would be possible to lower the vacuum level of test chamber.
나재정(Jae Jeong Na),이정민(Jung Min Lee),현동기(Dong Ki Hyun),박상훈(Sang Hun Park) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
본 논문은 400㎾ 플라즈마 가열기 열전달 성능해석을 내용으로 한다. 성능해석을 위해 먼저 입력 전력, 전극 냉각손실, 작동기체 유량, 그리고 가열기 내부압력을 측정하고 열평형 및 음속 목 유동해석방법을 적용하여 질량평균 엔탈피 값을 결정하였다. 아크 가열기 내부 압력과 질량평균 엔탈피값으로부터 노즐 유동특성과 처리대상물의 정체점에 대한 열화학적 비평형 열전달 해석을 수행하였다. 해석 결과로 400㎾ 아크 플라즈마 가열기의 엔탈피 및 열전달율을 제시하였다. 계산결과 엔탈피값은 13.1MJ/㎏, 정체점에서의 최대 온도는 2,700K으로 예측 되었으며 열전달율은 300W/㎠로 예측 되었다. In this work, we introduce a heat transfer analysis on the 400㎾ plasma torch. From the measured values of electrical power input, heat discharged into cooling water, gas flow rate, and settling chamber pressure, average enthalpy was determined using the heat balance and sonic throat methods. Using the settling chamber pressure and average enthalpy values, the flow properties in the nozzle and the heat transfer rate to the stagnation point are calculated accounting for thermochemical nonequilibrium. The enthalpy and heat transfer rate are presented. Based on the results of calculation, enthalpy is 13.1MJ/㎏, stagnation point temperature is 2,700K, and the heat transfer rate is predicted to be 300W/㎠.