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가정용 산소발생기를 위한 스월링 유동을 이용한 고성능 흡기 소음기 개발
Development of High Performance Intake Silencer Using Swirling Flow for Household Oxygen Generators 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.24 no.11, 2014년, pp.846 - 853  

김성훈 (Pusan National University) ,  이광세 (Pusan National University) ,  최용복 (Inc. NFeco) ,  정철웅 (Pusan National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

High performance intake silencer with low pressure drop are developed for a household oxygen generator. First, the acoustic power of the target oxygen generator are experimentally evaluated according to ISO code. Then, the transmission loss of and the flow characteristics inside the existing intake ...

주제어

#흡기소음기   #소음   #투과손실   #압력강하  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 논문에서는 산소발생기의 저소음화 기술개발의 일환으로 기존 흡입 소음기를 개선하였다. 대상 산소발생기는 압축기를 비롯한 내부 유동 소음원이 흡입로를 통해 소음이 외부로 전파하고, 소음기를 통해 이를 저감하고 있다.
  • 이 연구에서는 산소발생기에 설치된 기존 소음기 내부의 유동 특성을 분석하고 이를 개선하여, 기존의 유동손실을 저감하는 동시에 소음기의 성능을 향상하였다. 세부적인 방사소음 분석은 2.

가설 설정

  • 기존 소음기 내부 유동의 특성을 분석하기 위하여 상용 CFD 해석프로그램인 ‘Fluent’를 이용하였다. 3차원 비압축성 정상상태 유동을 가정하였고 난류모델은 k - ωSST를 사용하였다. 압축기의 흡입 시 소음기 출구단의 유량조건은 산소발생기의 산소 방출유량(oxygen flow)인 7 lpm으로 고정하였다.
  • 이에 근거하여 소음기 형상에 따른 직접적인 소음저감은 3 kHz이하의 영역대에서 주요함을 추측할 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 헤파필터를 제외한 소음기 성능개선에 초점을 두고, 3 kHz 이하 영역대에서의 삽입 또는 투과 손실 개선을 목표로 하였다.
  • 정경훈 등은(1) 소음기 최적화 설계를 통한 각 설계요소들의 성능에 대한 영향을 분석하였다. 주재만은(2) 소음기의 방사특성을 예측하고 실험으로 분석하였으며, 소음기 내 유동특성이 소음기의 성능에 관여한다는 것을 실험과 해석으로 확인하였다. 서영수는(3) 유속을 고려한 소음기의 음향해석프로그램을 개발하고 유속에 대한 소음기의 공진주파수와 투과손실의 변화를 연구하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산소발생기의 단점은 무엇인가? 가정용의 경우 특히 사용자들에게 직접 노출되기 때문에 소음성능이 중요한 지표 중 하나가 된다. 또한 산소발생기는 에어컨이나 공기정화기와 같은 공조시스템과 달리 압축기를 내부에 포함하고 있기 때문에 소음 면에서 다른 공조기기와 비교할 때 보다 악조건을 가지고 있다. 따라서 성공적인 가정용 산소발생기 보급을 위해서는 저소음화가 선행되어야 한다.
소음기 성능향상을 위한 흡입유로 개선은 어떻게 수행되었는가? 산소발생기 흡기시스템 소음기 내부의 유동해석을 바탕으로 소음기 성능향상을 위한 흡입유로 개선을 수행하였다. 최단강하곡선인 사이클로이드 형태의 흡입유로 적용, 2차 흐름 개선을 위한 흡입유로 각도 변경 그리고 내부 유동 충돌 저감을 위한 접선 방향으로의 흡입유로 이동을 통해 흡입유로를 설계하였다. 유동해석을 통하여 개발한 흡입유로는 기존 형상이 가지는 내부 스월링 유동을 개선하고, 그 결과로 압력손실 뿐만 아니라 사극자 소음원에 대응하는 난류에너지를 저감시킴을 확인하였다.
산소발생기는 어떻게 분류되는가? 산소발생기는 온도유지나 환기를 위한 공조시스템의 한 종류로 용도에 따라 크게 산업용, 수산용, 의료용, 가정용으로 분류할 수 있다. 기존에 생산되는 제품의 대부분은 수산용, 의료용 그리고 산업용으로 사용되며, 최근 새로운 시장 개척을 위하여 가정용 산소발생기 보급을 시도하고 있다.
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참고문헌 (5)

  1. Jung, K.-H., Lee, E.-Y., Kim, W.-Y., Lee, Y.-Y., Hwang, W.-G. and Kim, B.-H., 2002, A Study on Improvement of Efficiency of Suction Muffler for Compressor, Journal of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 19, No. 2, pp. 000-000. 

  2. Joo, J.-M., Lee, H.-J. and Oh, S.-K., 2001, Acoustic and Flow-field Analysis of Suction Muffler in Compressor, Journal of the KSNVE, Vol. 11, No. 3, pp. 1162-1167. 

  3. Seo, Y.-S., Jeong, W.-B. and Yoon, S.-D., 2002, Acoustic Analysis of a Duct with Mean Flow by Use of FEM, Journal of the KSNVE, Vol. 12, No. 3, pp. 1026-1031. 

  4. Lee, S.-W., Choi, D.-S. and Park, S.-Y., 2009, Study on the Performance Improvement of the Aftermarket Automotive Muffler, Journal of Korea Academia-Industrial Cooperation Society, pp. 2602-2608. 

  5. Bilawchuk, S. and Fyfe, K. R, 2003, Comparison and Implementation of the Various Numerical Methods used for Calculating Transmission Loss in Silencer Systems, Acoustics, Vol. 64, pp. 903-916. 

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