충돌제트가 고려된 전면막냉각 시스템의 냉각효율 향상
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2009
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원 : 기계공학과 2009. 2
발행연도
2009
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
Enhanced cooling effectiveness in full-coverage film cooling system with impingement jets
형태사항
x, 91장 : 삽도 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 조형희
소장기관
본 연구는 충돌제트가 고려된 전면막냉각 시스템에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 전면막냉각 시스템에 충돌제트 효과를 고려하여 진행된 본 연구는 충돌제트와 전면 막냉각이 동시에 적용되는 경우 각각의 냉각 기법의 상호작용과 냉각효율 향상에 관하여 알아보는 것을 목적으로 하였다. 본 연구의 목적을 위해 열전도도가 높은 스테인리스 스틸과 열전도도가 낮은 플렉시 글라스를 이용한 시편을 가공하여 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 모든 홀의 직경(d)은 5mm이고, 전면 막냉각 홀은 각각 35°, 90°로 가공하여 연구를 진행하였다. 적외선 열화상 카메라를 이용하여 온도장을 측정하였고 실험 결과는 냉각효율 값으로 제시하였다. 실험 변수로 충돌제트의 조건, 냉각 유량의 변화, 홀 형상의 변화 및 전면 막냉각판의 재질 변화 등으로 하였다. 충돌제트 조건은 충돌제트가 없는 경우와 판 간격을 각 1d, 3d, 5d, 8d로 변화시키며 연구를 진행하였다. 냉각 유량은 분사율(M)을 0.3, 0.4, 0.5, 0.7로 변화시키며 측정하였다.본 연구를 통해 전면 막냉각 시스템에 충돌제트를 고려하는 경우는 그렇지 않은 경우보다 높은 열전달 특성이 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 전면 막냉각의 영향이 충돌제트에 의한 영향보다 전체 시스템의 냉각 성능 향상에 미치는 영향이 높음을 확인하였다. 충돌제트 효과는 충돌제트 판과 전면 막냉각 판의 간격이 좁아질 수록 그 효과가 높게 나타나고, 유량이 증가할수록 충돌제트의 효과가 분명하게 나타남을 확인하였다. 분사율은 0.4에서 0.5 사이에서 가장 좋은 냉각 효율을 나타내었고, 그보다 높은 경우에는 관통현상이 발생하여 냉각성능이 저하됨을 확인하였다. 두 냉각 기법이 동시에 적용되는 스테인리스 스틸 시편을 통한 실험을 통해 분사율은 0.5 판과 판사이의 간격은 3d인 경우에 충돌제트와 전면 막냉각 의 효과가 가장 효율적으로 조합되어 높은 냉각 성능을 나타내었다. 그리고 판과 판사이의 간격이 8d인 경우 충돌제트의 효과의 감소가 뚜렷하게 나타났지만 다른 경우에서는 충돌제트의 효과의 감소가 막냉각 효과의 증가로 이어져 전체 냉각 성능은 크게 바뀌지 않음을 알 수 있었다. 또한 두 효과가 조합되는 경우 막냉각의 효과가 더 주요하게 작용하여 충돌제트의 효과가 증가해도 막냉각의 효과가 감소하게 되면 전체 냉각성능은 감소하게 됨을 확인하였다.
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