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문제 정의
- . 본 연구를 통해 작업장에서의 환경오염을 방지하고 동시에 높은 열효율로 에너지를 절감할 수 있는 전기 용해로를 개발하여 기존의 오일 버너 용해로를 대체함으로써 에너지 절감, 작업 환경 개선, 품질 향상 등 선진국에 비해 뒤떨어져 있는 1차 기초 산업인 금속 용해 전통 산업의 경쟁력을 높이는데 도움이 되고자 한다.
- 용해로 내의 열전달 특성을 파악하기 위해서는 이에 맞는 수치해석 모델을 결정해야한다. 본 연구에서는 열원인 발열체의 열전달 메커니즘을 규명하고 그에 따른 내부 단열재들의 온도변화를 분석하였다. 발열체로부터 발생한 열에너지는 대류 및 복사를 통해 도가니 및 단열내벽에 전달되고 다시 열전도에 의해 외벽으로 전달된다.
- 본 연구에서는 전기 용해로 설계 시 요구되는 최적화를 구현하기 위하여 용해로 내의 열전달 해석을 수행하였다. 또한 시험용 전기 용해로를 제작하여 로 내의 온도를 측정하였고 이를 수치해석 결과와 비교 분석하였다.
가설 설정
- ① 발열체의 표면온도는 길이방향으로 균일하며 표면온도 변화는 50℃를 넘지 않는다(6).
- ④ 용해로의 모든 표면의 초기온도 분포는 위치에 상관없이 균일하다.
- 용해로의 내의 분위기 온도는 각 영역에서 발열조건 및 유동조건에 따라 상이한 값을 가진다. 본 연구에서는 계산의 단순화를 위해 발열체의 표면과 용해로 내 분위기와의 온도차를 최대 온도편차인 약 50℃로 가정하여 수치해석을 수행하였다. 그리고 과도열전달 해석에 필요한 데이터인 용해로의 초기온도와 열전달 계수 및 방사율을 Table 2에 나타내었다.
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