1 kW급 스털링엔진 고온 열교환기의 Fin 형상 개선 효과 분석

Q: 이 논문에서 정의한 열교환기란 무엇인가?

한 유체에서 다른 유체로 열을 전달하는 장치를 의미하며, 본 연구에서는 1kW급 가정용 열병합 시스템의 스털링 엔진 내에서 Fin 형상 개선을 통해 열전달 성능을 최적화하고 시스템의 전체적인 열역학적 효율을 높이는 핵심 구성 요소로 정의된다.

Q: 스털링 엔진 고온 열교환기의 Fin 형상 개선이 시스템 성능에 어떤 영향을 미치는가?

연구 결과, 개선된 Fin 형상을 적용하면 고온 열교환기로 전달되는 열량이 약 5.5% 증가하며, 이를 통해 고온부 온도를 최대 47K까지 상승시켜 최종적으로 엔진 출력을 6~9%까지 추가적으로 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.

안준; 김석연

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자료유형: 학술저널

저자정보: 안준 (국민대학교) 김석연 (국민대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제41권 제8호 (통권 제383호)

발행연도: 2017.8

수록면: 545 - 552 (8page)

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본 연구에서는 1 kW급 가정용 열병합 시스템의 원동기로 설계된 스털링 엔진의 고온 열교환기에 대하여 Fin 길이, 간격, 각도 등을 조정한 새로운 형상 및 기존 형상에 대하여 수치해석을 수행하여 형상 개선에 따른 성능 향상을 확인하였다. 형상을 개선하는 과정에서 고려하지 않았던 공기예열기를 포함하여 수치해석을 수행한 결과 실린더 헤드 부분에서 음의 열유속이 발생하는 현상이 관찰되었다. 배가스 온도 및 연소실 벽면 온도를 분석하여 이 현상을 규명하였다. 다음으로 이상적인 사이클을 가정하여 형상 개선에 의한 열전달량 증가가 열역학적 사이클 및 시스템 성능에 미치는 영향을 예측하였다.

#Heat Exchanger(열교환기) #Stirling Engine(스털링엔진) #CFD(Computational Fluid Dynamics: 전산유체역학)

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UCI(KEPA) : I410-ECN-0101-2018-550-001055849

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