입자해석 시뮬레이션 기법을 사용한 밀폐형 퇴비화 장치 교반해석

오병욱 ( Byung-wook Oh ),서일환 ( Il-hwan Seo ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

가축분뇨는 고품질의 자원으로 활용될 수 있지만, 적절한 관리 및 처리가 이루어지지 않을 경우 환경적 문제를 야기할 수 있다. 가축분뇨는 미래의 지속가능한 축산산업을 위하여 필수적으로 해결해야 할 문제 중 하나이다. 전체 가축분뇨 발생량 중 대부분이 퇴비화되고 있으며, 돈분은 발생량이 가장 많을 뿐 아니라, 축산냄새의 문제가 있다. 기존에 사용되는 퇴비화 장치인 퇴적송풍식, 연속교반식 등과는 다르게, 밀폐형 퇴비화장치는 필요한 설치면적이 적고, 악취의 효율적인 처리가 가능하여 최근 사용이 증가하고 있다. 밀폐형 퇴비화장치를 통해 고품질의 퇴비를 생산하기 위해서는 내부의 균일한 혼합과 함께 적절한 운영방안의 마련이 필요하다. 하지만 내부의 혼합과정과 최적활용조건에 대한 기초데이터 확보는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현장실험과 입자해석 시뮬레이션을 통해 밀폐형 퇴비화 장치의 입자 특성별 교반 영향인자들을 선정 및 평가하여 시뮬레이션 기술 개발 및 최적운영방안을 제시하고자 한다. 실제 60톤 규모의 퇴비화장치를 시뮬레이션하기 위하여 약 100리터 규모로 축소된 모델을 제작하였으며, 적정 회전속도 및 환경조건을 분석하였다. 제작된 모델을 통해 실시간 현장모니터링을 통해 기초 환경데이터를 확보하고 영향인자 선정을 수행하였다. 밀폐형 퇴비장치의 시뮬레이션의 기술 개발 및 모델을 설계하였으며, 현장챔버 실험을 통해 검증을 수행하였다. 블레이드 개수, 길이, 각도 등 교반 영향인자들을 조합하여 최적 운영방안을 마련하였다.

좁은 공간내의 밀폐형 장치 냉각시스템에 대한 열평형 평가

김성광,안석환,남기우 한국해양공학회 2007 韓國海洋工學會誌 Vol.21 No.3

In this study, the heat balance test of an engine was conducted, and the heat released to coolant is measured and corrected using a power adjustment factor for high fuel temperature to simulate heat rejection of the engine. An engine-converter matching simulation program which can compute the engine speed, transmission output speed, transmission input and output power is developed from the vehicle, transmission and engine performance curve. With this information and the engine heat rejection characteristics, the engine and transmission heat rejection rates can be determined at given condition. In analyzing the air mass flow, a sub program computing the air mass flow rate from the equation of the pressure balance between cooling fan static pressure rise and pressure losses of cooling components is developed.1. 서 론 최근 고출력 디젤엔진을 장착한 밀폐형차량은 냉각 요구조건은 점점 가혹해지고 있는 반면, 설치공간은 작아지고 복잡해 지고 있어 제한된 공간에서 적절한 냉각용량을 확보하는 것은 어려운 일이며 이에 따라 좁은 공간내에서 차량에 알맞은 냉각용량을 설계는 매우 중요한 인자가 된다(Corbel, 1987). 따라서 엔진 및 차량 제조업체에서는 차량의 사용조건을 고려하여(-32℃~+50℃) 과열 및 과냉 방지와 엔진의 열효율을 극대화할 수 있는 적절한 냉각용량을 결정하여 가능한 한 실제 차량에 적용한 조건에 유사한 상태로 차량 냉각시험을 실시하여 적합성을 검토하고 최종적으로 차량시험을 실시하여 시스템을 증명할 필요가 있다. 특히 밀폐형차량의 경우 차량 냉각을 시킬수 있는 열교환기 및 휀의 설계가 무엇보다도 중요하다. 압축착화방식을 사용하는 디젤엔진의 냉각 손실은 대략 20~30(%) 정도이며 엔진의 내구성 및 열효율을 높이기 위한 방안으로 고온의 연소가스와 접촉하는 연소실을 일정한 온도범위 이내로 유지시켜 주어야 한다(Xu et al., 1984; Chiang et al., 1982; 1982; Nutt and Poehlma, 1982). 차량냉각시스템에 대한 요구성능의 증가에 따라 방열기의

체비셰프 배열법과 핀홀 모델을 이용한 구와 밀폐형 캡슐의 자유진동 해석

안재현(Jeahyoen An),양정태(Jungtae Yang),이진희(Jinhee Lee) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.11

A free vibration analysis of hollow sphere and hermetic capsule was presented. Moderate thick shell theory was used and spherical shells were modeled as truncated spheres where there were pinholes at their apices. Hermetic capsule was modeled by a cylindrical shell capped by hemispherical shells at its ends. The deflections and the rotations of shells were represented by the expansions of Chebyshev polynomials and Fourier functions. The equations of motion were collocated to yield the system of equations that corresponded to the circumferential wave number. The numbers of collocation points were chosen to be less than the number of expansion terms, and the sets of algebraic equations were condensed so that the number of expansions matches the number of degrees of freedom of the problem. To satisfy the compatibility conditions between shell segments in the hermetic capsule the expansions were matched at the junctions of the substructures. Numerical example were provided to demonstrate the robustness of proposed method.

지하수정호 결합 복합지열시스템의 시범운영 효과분석

송재용 ( Jae-yong Song ),김기준 ( Ki-joon Kim ),이근춘 ( Geun-chun Lee ),정교철 ( Gyo-cheol Jeong ) 대한지질공학회 2018 지질공학 Vol.28 No.3

본 연구에서는 지하수 관정을 활용하고 밀폐형-개방형이 결합된 복합지열시스템(CWG 시스템)을 시설재배지에 적용하여 열원측 및 부하측의 열교환량과 투입된 전력량 대비 효율을 평가하였다. 또한, 운전 과정에서의 외기온도 및 시설재배지 온도를 평가하여 복합지열시스템 적용시의 냉난방 효과를 분석하였다. 냉방운전시 열원측 열교환량 평가결과, 약 235 L/min의 지하수가 유입되는 개방형에서 평균 90.0 kW/h, 약 85 L/min의 순환수가 유동하는 밀폐형에서 40.1 kW/h의 열교환량이 발생하였으며, 전체 열교환량은 평균 130.1 kW/h로 분석되었다. 부하측에서 실질적으로 전달되는 열교환량은 평균 110.4kW/h로 평가되었다. 복합지열시스템의 냉방효율을 분석한 결과, 평균 EER는 5.63으로 분석되었다. 난방운전 시 열원측 열교환량 평가결과, 약 266 L/min의 지하수가 유입되는 개방형에서 평균 60.4 kW/h, 약 86 L/min의 순환수가 유동하는 밀폐형에서 22.4 kW/h의 열교환량이 발생하였으며, 전체 열교환량은 평균 82.9 kW/h로 분석되었다. 부하측에서 실질적으로 전달되는 열교환량은 평균 112.0 kW/h로 평가되었다. 복합지열시스템의 난방효율을 분석한 결과, 평균 COP는 3.92로 분석되었다. 외기온도와 CWG 시스템을 적용한 시설하우스 및 비교 시설하우스 내부온도와의 상관관계를 분석한 결과 30RT 용량의 CWG 시스템 하우스가 비교 하우스에 비해 외기온도 20°C인 경우 3.4°C, 외기온도 25°C인 경우 6.8°C, 외기온도 30°C인 경우 10.1°C, 외기온도 35°C인 경우 13.4°C의 온도가 저감되는 것으로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때, 본 시스템을 적용할 경우 일반적으로 외기온도가 30°C 이상을 보이는 여름철에 CWG 시스템을 적용하지 않은 시설재배지에 비해 약 10°C 이상의 냉방효과가 나타낼 수 있을 것으로 판단된다. 이와 같은 결과는 시설재배지의 복합지열시스템 설계에 활용될 수 있고, 다양한 조건에서의 시험성과와 종합하여 복합지열시스템의 냉난방 효과에 대한 보다 명확한 규명이 가능할 것으로 판단된다. This study evaluates geothermal system efficiency in terms of input power and heat exchange volume on the heat-source and load sides, by applying a combined open-closed type loop system comprising a geothermal system and a groundwater well to a cultivation site. In addition, this study analyzes the effects of heating and cooling for a complex geothermal system, by evaluating the temperatures of an external site and a cultivation site during operation. During cooling operations the heat exchange volume on the heat source side, average 90.0kW/h for an open type system with an input of 235L/minute groundwater, and 40.1kW/h for a closed type system with an input of 85L/minute circulating water, for a total average heat exchange volume of 130.1kW/h. The actual heat exchange volume delivered on the load side averages 110.4kW/h. The average EER by analysis of the geothermal system's cooling efficiency is 5.63. During heating operation analysis, the heat exchange volume on the heat source side, average 60.4kW/h in an open type system with an input of 266L/minute groundwater, and 22.4kW/h in closed type system with an input of 86L/minute circulating water, for a total average heat exchange volume of 82.9kW/h. The actual heat exchange volume delivered on the load side averages 112.0kW/h in our analysis. The average COP determined by analysis of the geothermal system's heating efficiency is 3.92. Aa a result of the tradeoff between the outside temperature and the inside temperature of the production facility and comparing the facility design with a combined well and open-closed loops geothermal(CWG) system, we determine that the 30RT-volume CWG system temperature are lower by 3.4°C, 6.8°C, 10.1°C and 13.4°C for ouside temperature is of 20°C, 25°C, 30°C and 35°C, respectively. Based on these results, a summer cooling effect of about 10°C is expected relative to a facility without a CWG system as the outside temperature is generally ≥ 30°C. Our results suggest that a complex geothermal system provides improvement under a variety of conditions even when heating conditions in winter are considered. Thus It is expected that the heating-cooling tradeoffs of complex geothermal system are improved by using water screen.

밀폐형 개방형 융합 지중열교환기 개발 및 평가

심병완(Byoung Ohan Shim),김성균(Seong-kyun Kim),박찬희(Chanhee Park),이철우(Chulwoo Lee),최한나(Hanna Choi),이수형(Soo-Hyoung Lee),하규철(Kyoochul Ha) 대한설비공학회 2021 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2021 No.6

성형하중과 소성유동선을 고려한 멀티홀 팬케이크형 제품의 열간밀폐형단조공정의 최적화 설계

남찬희(C. H. Nam),오도협(D. H. Oh),류효연(H. Y. Ryu),전만수(M. S. Joun) 한국소성가공학회 2014 한국소성가공학회 학술대회 논문집 Vol.2014 No.10

In this paper, finite-element based approach to optimized process design is applied to reduce forming load and increase metal flow lines in fabricating a difficult-to-forge product of pancake shape with multi-holes. The process design is characterized by the internal pockets or cavities between material and die during the entire process, which can reduce the magnitude of hydrostatic pressure at the final stroke, leading to decrease in forming load. It is found that the cavity can also contribute to improving the soundness of metal flow lines especially around the die corners where chronic badly-distorted metal flow lines occurs in pancake forging of complicated shapes. A rigid-thermoviscoplastic finite element method is employed to predict the plastic deformation during the process with high accuracy.

Fuel Tank Isolation Valve 도금 두께 최적화

서정현(Jeonghyun Seo),박강우(Kangwoo Park),김정태,노의동(Euidong Ro),이창훈(Changhoon Lee),Dongwoo Kim 한국자동차공학회 2019 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2019 No.5

등속조인트 하우징의 냉간단조 공정설계

이진희,강범수,김병민 대한기계학회 1994 대한기계학회논문집 Vol.18 No.9

A process sequence of multi-operation cold forging for actual application in industry is designed with the rigid-plastic finite element method to form a constant velocity joint housing(CVJ housing). The material flow during the CVJ housing forming is axisymmetric until the final forging process for forming of ball grooves. This study treats the deformation as an axisymmetric case. The main objective of the process sequence design is to obtain preforms which satisfy the design criteria of near-net-shape product requiring less machining after forming. The process sequence design also investigates velocity distributions, effective strain distributions and forging loads, which are useful information in the real process design.

가변풍량제어시스템과 냉복도밀폐시스템의 적용에 의한 데이터센터의 냉방에너지 절감 효과 분석

박병윤(Park Byung-Yoon),정용호(Jung Yong-Ho) 한국건축친환경설비학회 2013 한국건축친환경설비학회 논문집 Vol.7 No.3

In order to keep the data center server room temperature condition, cooling energy consumption has been rapidly increased as the increasing internal heat gain from the server devices. And the cooling units for server systems are fully operated to satisfy the indoor temperature condition, it results in the excessive energy consumption. There are many wastes of cooling energy which is caused by the structural problems in data center server room. For example, a leakage by the electric cable hole, mixing or recirculation of hot air from the hot aisle to the cold aisle, short circulation of the CRAC(Computer Room Air Conditioning), and others. So there are many strategies to reduce the waste of cooling energy in data center. In this study, cold aisle containment system and variable air volume system were proposed among the various strategies to reduce the energy cosumption. To verify the effectiveness of the energy saving system, test bed which is same with exist server room was set up in IDC(Internet Data Center) building and comparative experiments were carried out in actual conditions. As the result, in case of setting server room temperature 30℃, the server device inlet temperature exceeded 27℃ class 1 condition of the ASHRAE standard. But in case of setting server room temperature below 26℃, the range of inlet temperature of server system was 18~26℃ by cold aisle containment system. In case of variable air volume system and setting server room temperature 26℃, total energy saving was 19.8% to conventional cooling system. After all, variable air volume system and cold aisle containment system were proved to be the effective solution for energy saving cooling system.

암반 대수층에서 개방형 지열 시스템의 개발 및 적용

심병완(Byoung Ohan Shim),김성균(Seong-Kyun Kim),최한나(Hanna Choi),이수형(Soo-Hyoung Lee),하규철(Kyoochul Ha),김용철(Yongchul Kim) 한국신재생에너지학회 2021 신재생에너지 Vol.17 No.3