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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 촉매연소 방식을 적용하지 않은 초소형 열광전변환 장치를 위한 프로판공기 예혼합을 사용하는 초소형 이미터 설계에 관한 연구를 수행하고자 하며 다음과 같은 세부목적을 갖는다. 1) 수 watt급 초소형 열광전변환 장치용 열재순환 초소형 이미터의 기본형상 설계와 다양한 설계 파라미터를 결정하고, 2) 초소형이미터의 형상에 따른 연소 특성 및 열전달 특성을 연구하며, 3) 이러한 연구로부터 초소형 이미터의 최적화된 기초 설계데이터를 제공하고 CFD 시뮬레이션을 통한 초소형 화염구조를 분석하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 촉매연소 방식을 적용하지 않은 초소형 열광전변환 장치를 위한 프로판공기 예혼합을 사용하는 초소형 이미터 설계에 관한 연구를 수행하고자 하며 다음과 같은 세부목적을 갖는다. 1) 수 watt급 초소형 열광전변환 장치용 열재순환 초소형 이미터의 기본형상 설계와 다양한 설계 파라미터를 결정하고, 2) 초소형이미터의 형상에 따른 연소 특성 및 열전달 특성을 연구하며, 3) 이러한 연구로부터 초소형 이미터의 최적화된 기초 설계데이터를 제공하고 CFD 시뮬레이션을 통한 초소형 화염구조를 분석하고자 한다.
- 동적 장치가 없고 구성이 단순하며 제작이 용이하다는 장점으로 인해 기존의 배터리를 대체할 수 있는 잠재력을 지닌 초소형 열광전변환 장치 중 열복사에너지를 방출하는 초소형 이미터는 핵심요소이며, 성능효율을 높이기 위해서는 고온-균일한 온도분포를 가져야 한다. 따라서 안정연소와 균일 온도분포를 보장할 수 있는 열재순환 원통형 초소형 이미터에 관한 연구를 수행하였다.
- 수 Watt급 동력발생용 초소형 열광전변환 장치를 위한 초소형 이미터의 최적화 설계를 위해 연소 및 열전달 특성을 연구하였다. 본 연구의 주요 결과요약 및 결론은 다음과 같다.
가설 설정
- 이러한 최적설계 형상을 갖는 초소형 이미터의 성능평가를 위해 이미터에서 가상 열광전지 셀로 들어가는 열복사량과 동력 발생량을 시뮬레이션을 통해 예측하였다. 초소형 이미터의 성능효율과 초소형 열광전변환 장치의 발생동력은 각각 39.5%, 3.6 W로 예측되었고 열광전지 셀의 전환효율을 10%로 가정(9)할 때 초소형 열광전변환 장치의 전체효율은 3.2 %가 된다. 또한 전체효율은 높은 방사율을 갖는 재질(𝜀sic=0.
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