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문제 정의
- 따라서 본 내용은 고온의 가스와 저온의 공기가 직교 유동 형태인 세라믹 열교환기에 대한 Paeng and Yoon(5)의 연구에서 CFD 상용 프로그램으로 수치 계산하여 구한 온도 및 압력분포를 하중 조건으로 열응력 해석을 수행하는 연성해석 (Thermal FSI : thermal-fluid~structure interaction) 방식을 이용하여 유동의 온도분포에 따른 열응력 및 열변형이 세라믹 열교환기의 안전성에 미치는 영향을 파악하고자 한다.
- 1% 증가함을 알 수 있었다. 따라서 세라믹 열교환기의 국부적인 형상의 변경으로 열응력이 감소함을 제시하였다.
- 6 8, 9, 10)따라서 본 논문에서는 단순 정적하중 하에서 재료의 파탄에 영향을 미치는 최대 주응력 분포로 나타내었다. 본 절에서는 공기 측 입구 온도변화에서 앞서 설명한 구속조건을 적용하여 이에 따라 세 라믹 코아의 열응력 및 변형량을 살펴 보고자 한다.
- 세라믹 열교환기에서 공기 측입 구온도를 460, 510, 560, 610 및 660 ℃로 변화하였고, 첫 번째 구속조건은 수치해석 영역인 열교환기 절반에 대해 공기통로 입구 및 출구 support head 부에서 총 (4x2)개의 접합 홀(볼트 체결)에선 구속조건만 설정한 구속조건(1)이고, 두 번째 구속조건은 공기통로 입구 및 출구 support head 부에서 총 (2x2)개의 접합 홀에 선 구속조건을 설정한 구속조건(2)이다. 이러한 구속조건들을 적용하여 공기 측 입구온도에 변화에 대해 세라믹 코아의 열응력 및 변형에 대한 그 차이를 살펴보고자 한다.
- 001983 [kg/s]로 동일하게 흐를 때 공기 측 입구 온도는 460, 510, 560, 610 및 660 ℃ 이 고, 가스 측 입구온도는 각각에 대해 850 ℃로 일정하게 유지한 경우를 조사 하였다. 이러한 입구 온도변화에 대해 수치계산하여 구한 온도 및 압력 을 하중 조건으로 세라믹 코아의 열응력 및 변형량을 살펴보고자 한다.
가설 설정
- 13은 공기 측 입구온도 변화에 따라서 구속조건(1) 및 구속조건(2)을 적용하여 세라믹 열교환기의 열응력 해석결과 중 최대 주응력을 이용하여 안전율을 산출하여 비교하였다. 본 연구에 사용된 SiC와 같은 취성재료의 경우 Table 1에서나타낸 것과 같이 압축 극한강도(4600MPa)에 대한 정보는 알 수 있으나, 취성재료에서 파괴를 유발 시키는 인장에 대한 정보가 없는 관계로 압축 극한 강도의 1/5배 가정하여 인장 극한강도(920 MPa)에 대한 안전율을 산출하였다. 동 그림은 구속조건(1)과 (2)에서 공기 측 입구 온도가 높을수록 안전율이 감소하는 경향이며, 구속조건(2)가 구속조건(1)보다 47.
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