방열관의 배치와 관내 유속이 온수난방 온실의 온도분포에 미치는 영향

신현호,김영식,남상운 (사) 한국생물환경조절학회 2019 생물환경조절학회지 Vol.28 No.4

본 연구는 난방온실의 온도분포 균일화를 위한 기초자료 제공을 목적으로 온수난방 방식의 토마토 재배 온실에서 난방실험을 통하여 난방배관의 표면온도와 실내기온 사이의 상관관계를 분석하고, 난방배관의 열전달특성분석과 난방배관 배치의 개선을 통하여 난방배관 표면온도의 편차를 줄이고 균일도를 향상시키기 위한 방안을도출하였다. 서로 다른 두 온실의 온도분포를 분석하여최대편차와 균일도를 검토한 결과, 온수의 유량이 많고난방배관의 길이가 짧게 배치된 온실의 온도편차가 작고, 균일도는 높은 것으로 나타났다. 또한 순환팬을 가동한경우에 온도편차는 작아지고 균일도가 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 난방배관의 표면온도와 실내기온 사이의 상관관계를 분석한 결과, 두 온실 모두에서 유의적인(p<0.01) 정적 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 온수난방 온실에서 실내기온의 분포는 난방배관 표면온도의 분포에 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었고, 온도편차가 최소화 되도록 난방배관을 배치함으로써 실내기온 분포의 균일도를 개선할 수 있는 것으로 판단되었다. 난방배관의 열전달 특성을 분석한 결과 배관의 길이가 길어지면 온도편차는 커지고, 관내의 유속이 빨라지면 온도편차는 작아지는 것으로 나타났다. 따라서 지선배관의길이가 짧아지도록 난방배관을 배치하고, 관내의 유속을제어함으로써 온실의 온도분포와 환경의 균일성을 개선할 수 있을 것으로 판단되었다. 국내 온실에서 가장 많이 사용하고 있는 튜브레일(40A) 방식의 온수난방시스템에서 하나의 지선배관에서의 온도편차를 3o C 이내로조절하기 위해서는 관내의 유속이 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0m·s-1일 때 난방배관의 길이는 각각 40, 80, 120, 160, 200m 이내로 제한해야 하는 것으로 분석되었다 In order to provide basic data for uniformization of temperature distribution in heating greenhouses, heating experiments were performed in two greenhouses with a hot water heating system. By analyzing heat transfer characteristics and improving pipes layout, measures to reduce the variation of pipe surface temperature and to improve the uniformity were derived. As a result of analyzing the temperature distributions of two different greenhouses and examining the maximum deviation and uniformity, it was found that the temperature deviation of greenhouses with a large amount of hot water flow and a short heating pipe was small and the uniformity was high. And it was confirmed that the temperature deviation was reduced and the uniformity was improved when the circulating fan was operated. The correlation between the surface temperature of the heating pipe and the indoor air temperature was a positive correlation and statistically significant(p<0.01) in both greenhouses. It was confirmed that the indoor temperature distribution in a hot water heating greenhouse was influenced by the surface temperature distribution of heating pipe, and the uniformity of indoor temperature distribution could be improved by arranging the heating pipe to minimize the temperature deviation. Analysis of the heat transfer characteristics of heating pipe showed that the temperature deviation increased as the pipe length became longer and the temperature deviation became smaller as the flow rate in pipe increased. Therefore, it was considered that the temperature distribution and the uniformity of environment in a greenhouse could be improved by arranging the heating pipe to shorten the length and controlling the flow velocity in pipe. In order to control the temperature deviation of one branch pipe within 3oC in the tube rail type hot water heating system most used in domestic greenhouses, when the flow velocity in the pipe is 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0m·s-1, the length of a heating pipe should be limited to 40, 80, 120, 160, 200m, respectively. Additional

느타리버섯 균상재배사의 환경균일성 향상을 위한 기술 개발

이성현(Lee Sunghyoun),유병기(Yu Byeongkee),김혁주(Kim Hyuckjoo),윤남규(Yun Namkyu),정종천(Jung Jongcheon) (사)한국생물환경조절학회 2015 생물환경조절학회지 Vol.24 No.2

버섯은 생육에 적합한 온도 및 수분이 유지되면 자연상태에서도 원활하게 발생할 수 있지만 이러한 기간은 1년중 극히 일부에 지나지 않는다. 따라서 오늘날 시장에 유통되는 버섯은 대부분 인공적으로 조절된 환경에서 생산된 것으로 볼 수 있다. 기존 연구자들의 보고에 의하면 버섯재배사 내부의 온도 및 습도에 대한 불균일성이 큰 것으로 알려져 있고, 이를 극복하기 위한 다양한 기술 들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 느타리버섯 균상재배사 내부에 공기를 위로 토출 할 수 있는 대류팬을 설치하고, 이에 따른 느타리버섯 균상재배사 내부의 위치에 따른 온도 및 습도 균일성을 향상하기 위하여 수행하였다. 시험기간 동안의 외기온도는 5.2~20.4℃까지 변화하였고, 외기 상대습도는 40~100%까지 변화하였다. 외기온도의 변화에 영향을 받아 버섯재배사 내부의 온도도 13.3~18.4℃ 변화하였지만 동일한 기록 시간의 균상 위치에 따른 온도 차이는 0.2~1.3℃로 매우 균일하게 유지되는 것으로 나타났다. 버섯재배사 내부의 상대습도도 외기 상대습도 변화에 영향을 받아 82~96%로 변화하였지만 동일한 기록시간의 균상 위치에 따른 상대습도 변화의 차이는 2~7%로 나타났고, CO₂ 농도 변화는 약 575~731ppm으로 목표로 하는 1,000ppm 이하로 유지되는 것으로 나타나 내부 대류팬의 설치로 버섯재배사 내부의 균일한 환경관리가 가능한 것으로 나타났다. Mushrooms can grow in nature when adequate temperature and humidity are maintained, but such condition can be satisfied for only a short period of time on an annual continuum. Therefore, it can be deemed that a majority of the distributed mushrooms in the current market are produced in an artificially manipulated environment. This study was conducted to resolve the problem of the Oyster mushroom cultivation house’s internal temperature and humidity imbalance, where the Oyster mushrooms are cultivated in a multi-layered shelves. The air circulation fans were installed to improve the air uniformity of the Oyster mushroom cultivation house by using multi-layered shelves. During the experiment, the ambient temperature and the ambient relative humidity ranged from 5.2℃ to 20.4℃ and 40% to 100% respectively. Due to the change of the outdoor temperature, the internal temperature of the Oyster mushroom cultivation house also changed, ranging from 13.3℃ to 18.4℃, but the temperature gap between the different internal location of the facility during the conforming recorded time only ranged from 0.2℃ to 1.3℃, being significantly stable. The internal relative humidity, ranging from 82% to 96%, also changed due to the change of the outdoor temperature. Nevertheless, the relative humidity gap between the different internal location during the conforming recorded time only ranged from 2% to 7%. Furthermore, the research staff were able to maintain the concentration of CO2 from 575ppm to 731ppm(below 1,000ppm was the goal) indicating the possibility of an even management of the internal environment by installing the air circulation fan.

냉동유닛을 적용한 탑차 내부의 온도 및 유동 균일성에 대한 연구

최연성,왕 쩐 후안,권영철 한국기계기술학회 2019 한국기계기술학회지 Vol.21 No.4

In this study, the distribution of internal temperature and flow by forced blowing of the refrigeration unit installed in a truck were investigated. The temperature stability inside the box was measured from the experiment using the standard calorimeter and the constant temperature and humidity chamber. Using the computerized analysis method, the uniformity of temperature and flow inside the box was verified in the longitudinal direction(central section) and unidirectional direction(lateral sections of ⅓ and ⅔ points) of the box. The set temperature inside the box was -20℃, and the air flow rate of the refrigeration unit were 70, 80 and 90㎥/min. In the temperature stability experiment, the temperature deviation inside the box was within ±1℃ of the set value. The faster the air flow rate of the refrigeration unit, the lower the temperature and flow uniformity. The temperature and flow uniformity inside the box were most effective at 70㎥/min. Because the temperature and flow deviation were the smallest in the longitudinal direction and the upper and lower section.

저온 저장고에서 냉기 보조 덕트를 활용한 온도 균일도와 에너지 효율성 향상에 관한 연구

윤현(Hyeon Yun),김준현(Joon Hyun Kim),성재용(Jaeyong Sung) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.5

본 연구에서는 농산물 저장용 저온 저장고의 실내기 토출구에 냉기 보조 덕트를 설치하여 저장고내 온도 균일도와 에너지 효율성 향상에 대해 고찰하였다. 실제 저온 저장고의 냉각 운전에 대한 실증실험 데이터를 기반으로 비정상 3차원 유동에 대한 수치 해석을 수행하였으며, 덕트의 설치 유무와 다공성 덕트 슬릿의 공극률에 따른 저장고 내 온도 및 기류 분포를 비교하였다. 그 결과, 냉기 보조 덕트의 공극률이 낮을수록 냉각 운전 전후 열평형에 의한 적정 온도 대역에 놓이는 공간 영역이 높았다. 또한 덕트의 존재는 기류의 거동에 있어서 효율적인 순환 효과로 저장고 내부 온도 분포의 균일도가 향상시켰고 냉각 에너지 소비량을 줄였다. In this study, the improvement of temperature uniformity and energy efficiency was investigated by installing auxiliary ducts connected to a unit cooler in a low-temperature warehouse for long-term cold storage of cabbage. Based on the empirical data for the refrigeration system of a real storage, numerical simulations were conducted for the 3D unsteady flows inside the storage. Then, the distributions of temperature and velocity fields were compared according to the presence of the duct and the porosity of the duct slit. The results show that at the lower the porosity of the duct slit, the larger the space in the warehouse that remains in the proper temperature band owing to the heat balance during one cooling operation cycle. The auxiliary duct leads to the effective circulation of cooling flows; hence, the temperature uniformity improves and the consumption of cooling energy decreases when the duct is installed.

플랜트설비의 안전성 향상을 위한 열평형블록의 온도균일도 개선

강상무(Sang Moo Kang),조영진(Young Jin Cho),김태환(Tae Whan Kim) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5

원자력발전소의 냉각재 계통은 온도측면에서 상당히 엄격히 관리되어야 하므로 사용되는 온도계측기들은 신뢰성을 확보하기 위해 주기적인 교정을 통해 건전성을 점검해야 된다. 본 연구에서는 온도계측값의 측정불확도에 결정적인 부분을 차지하며 온도센서의 측정불확도를 좌우하는 열평형블록의 온도균일도를 개선할 수 있는 방안을 제안하고자 하였다. 기존방식으로 교정된 냉각재 계통 온도센서의 측정불확도는 약 ± 1.1℃로 허용불감대를 벗어나는 것으로 나타났으며, 이는 온도교정시스템 일부 장치인 열평형블록의 상부와 하부에서의 열방출특성 차이로 인한 것으로 밝혀졌다. 개선을 위해 상부에 슬릿구조를 두어 열방출 특성을 유사하게 조성하는 방식을 적용하였으며, 냉각제 계통 온도센서의 측정불확도를 허용불감대 이내인 ±0.7℃로 유지할 수 있었다. Temperature measurement equipments are need to check the integrity by using periodic collections because the coolant system of the nuclear power plant have to be severly controlled in the temperature part. This paper present on temperature uniformity improvement method of the isothermal equilibrium block and the main factor of uncertainty of measurement of temperature sensors. The uncertainty of measurement temperature sensors of the coolant system collected by the previous method was obtained the allowable blind zone about ±1.1℃. The major problems of originated from the different heat dissipation characteristics of the isothermal equilibrium block between upper part and lower part. The uncertainty of measurement of temperature sensor of the coolant system maintained the allowable blind zone within ±0.7℃ by controlling the isothermal equilibrium block with a slit structure in the upper part.

반도체용 핫플레이트 챔버 내 자연대류가 핫플레이트 표면온도 균일도에 미치는 영향

박준수(Jun Su Park),권현구(Hyun Goo Kwon),조형희(Hyung Hee Cho) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.5

Effect of natural convention for hot plate surface temperature uniformity was studied by experiments that were adjusted height of chamber and temperature difference. The hot plate chamber is composed of the hot plate and the upper heater and adiabatic vertical wall. The hot plate diameter is 220㎜ and maintains temperature at 150℃. Flow pattern compares with surface temperature and confirms that natural convection affects on temperature uniformity of hot plate surface. In case, temperature non-uniformity of hot plate surface is due to heater pattern, lots of weak and small flow cells more improve temperature uniformity than stronger flow cells or non-developing flow cell. Improve temperature uniformity 1.2℃ when developing weak and small flow cells.

종자 전처리 및 발아환경에 따른 곰취 종자의 발아특성

전권석,송기선,김창환,윤준혁,김종진 (사) 한국생물환경조절학회 2013 생물환경조절학회지 Vol.22 No.3

This study was carried out in order to examine the germination characteristics of Ligularia fischeri seeds,and it was to develop the more efficient pre-treatment and production system of the seeds. It was performed by two ways - temperature control (10, 15, 20 and 25℃) and shading treatment (Full sunlight, 35%, 50%, 75% and 95% of full sunlight). Seed pre-treatment before the each experiment was carried out by temperature (with low temperature and wetting treatment (LTW) for 0, 15, 30, 45 and 60days) and shading treatment (with drying at room temperature (DRT), drying at low temperature (DLT) and water soaking (WS) for 2 days). Seeds of L. fischeri were, regardless of seed pre-treatment, germinated well at 10℃ and the more temperature went up, the more germination rate went down. As a result of surveying shading treatment, 75% shading with DRT was the highest germination rate (68.1%)and 95% shading with WS was the lowest germination rate (48.6%). It was showed over-growth under 95% shading treatment experiment and withered in the full sunlight. As a result of surveying the whole experiment, L. fischeri seeds pre-treated with LTW for 15 days germinated well at 10℃ and under 50~75% shading treatment. 본 연구는 임산물 중 수요가 확대되고 있는 곰취 종자의 발아 특성을 구명하고자 실시되었으며, 이를 통하여효율적인 종자 전처리 및 증식기술을 개발하고자 하였다. 실험은 두 종류로 진행되었는데, 온도(10, 15, 20, 25℃)및 차광수준(전광, 35, 50, 75, 95%)에 따른 발아력을조사하였다. 각 실험에 앞서 종자는 전처리를 받았는데,온도실험에서는 0, 15, 30, 45 및 60일의 저온습윤 처리를, 차광수준 실험에서는 2일 동안 상온건조, 저온건조및 수침처리를 실시하였다. 곰취 종자는 전처리에 관계없이 상대적으로 낮은 온도인 10℃ 일 때 가장 발아가잘 되었고, 온도가 높아질수록 발아율은 낮아지는 경향을 보였다. 차광수준 실험에서는 전체 처리 중 75% 차광 내 상온건조 처리에서 발아율이 68.1%로 가장 높았으며, 95% 차광 내 수침처리에서 48.6%로 발아율이 가장 낮은 것으로 조사되었다. 한편, 차광수준 실험에서95%에서는 발아 후 웃자라는 현상을 보였으며, 전광에서는 고사 피해가 관찰되었다. 따라서 본 실험의 결과를종합하면, 곰취 종자는 전처리로 15일 정도의 저온습윤저장을 하여 10℃ 정도의 낮은 온도(시기)에 파종을 하고, 50~75% 정도의 차광처리를 하였을 때 가장 좋은 발아율 및 초기생장을 보일 것으로 판단된다.

불균일한 온도분포를 갖는 열교환기 휜에서의 착상 특성

안원준(Won-Jun An),김정수(Jung-Soo Kim),이관수(Kwan-Soo Lee) 대한설비공학회 2009 설비공학 논문집 Vol.21 No.7

In this study, frosting experiment was conducted to investigate the characteristics of frost formed on heat exchanger fins of non-uniform temperature distribution. Temperature distribution and frost characteristics of a 2-D fin surface were investigated in the airflow direction and the direction perpendicular to airflow. Temperature gradient was very small in the airflow direction, while it was large in the direction perpendicular to airflow due to fin heat conduction. The variations of the frost thickness gradient and the frost density gradient in the direction perpendicular to airflow were significant. On the other hand, the temperature gradient on frost surface in the direction perpendicular to airflow was significant at the early stage of frosting, while it decreased gradually as time elapsed.

Progresses in Ultra-Precise Temperature Control and Thermometry Techniques

정욱철(Wukchul Joung) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회지 Vol.38 No.12

사각 덕트 내부 난류 열전달에 대한 공간상 불균일한 벽 온도의 영향

남상혁(Sanghyuk Nam),김정우(Jungwoo Kim),강성원(Seongwon Kang) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.11

Spatially non-uniform heat transfer is observed in heat exchangers, gas turbines, etc. In this study, direct numerical simulations are performed for turbulent heat transfer inside a square duct to understand the effects of spatially varying temperature boundary conditions (T BCs) and secondary flows on local heat transfer. Both the secondary flows and spatially non-uniform T BCs contribute to broken similarity between the velocity and temperature. The distributions of the RMS temperature and turbulent heat flux vary greatly depending on the T BCs, while the latter is not affected much by the boundary layer thickness. The swirling strength is utilized to compare the instantaneous turbulent momentum and heat fluxes, showing that their similarity is broken by instantaneous vortical structures. From the viewpoint of the Boussinesq approximation, the directional error of the modeled turbulent heat flux may increase significantly by the secondary flows, spatially non-uniform T BCs.