Sangjo Han

Development of Thermocouple Sensor for Thermal Boundary Layer Measurement

많은 에너지 시스템에서 열에너지의 변화는 온도를 측정함으로써 계산할 수 있다. 온도는 상대적으로 쉽게 측정할 수 있는 물리 량으로 수은 온도계, RTD(Resistance temperature detector), 열전대(Thermocouple), 적외선 측정기, Thermistor, 반도체 온도센서 등을 이용해서 측정 할 수 있다. Thermistor 의 경우에는 측정 가능 범위가 제한적이고, RTD는 높은 정확도를 가지지만 가격이 비싸며 Key Words: Thermocouple(열전대), Thermal Boundary Layer(온도 경계층), Nusselt Number(누셀 수) 초록: 본 연구에서는 등온 벽에서 가까이에 위치한 유동과 같이 온도 구배가 큰 곳에서 발생하는 전도오차를 줄이기 위해 새로운 열전대의 형상 설계 및 제작 방법을 제안하고자 한다. 전도오차를 줄이기 위하여 지름이79.9 μm 인 열전대를 이용했으며, 아크 용접을 통해 제작된 상대적으로 접점이 큰 일반 열전대와 다른 butt-welded 열전대를 제작하기 위하여 용접용 5 축 장비가 고안됐다. 열전대의 단면을 맞닿게 하여 용접해 접합부위 크기를 최소화 했다. 온도 보정 실험을 통하여, 일반적인 형상의 열전대와 이 연구에서 제안하는 열전대의 온도 측정 결과가 동일함을 알 수 있었다. 접합부가 79.9 μm지름을 가지는 butt-welded 열전대를 온도 경계층에 침투시켜서 전도에 의한 오차를 최소화하여 급격히 변하는 온도 경계층의 온도를 효과적으로 측정할 수 있게 되었다. 개발된 센서를 이용하여 선형 터빈 날개가 장착된 풍동에서 온도 경계층을 측정하였고, 측정된 결과를 Nusselt 수로 나타내었다. Abstract: This research focused on designing an appropriate thermocouple sensor for a thermal boundary layer with a large temperature gradient. It was designed to minimize the conduction error from a constant temperature wall in a boundary layer. A 79.9-µm thermocouple was chosen, and a five-axis device jig was developed to fabricate a butt-welded thermocouple, which is different from arc-welded junction thermocouples. This was used to minimize the size of the thermocouple junction. In addition to fabricating butt-welded thermocouples, a thorough calibration was conducted to decrease the internal error of a multimeter to ensure that the data from the butt-welded and regular thermocouples were almost the same. Based on this method, a butt-welded thermocouple with a small junction was found to be suitable for measuring the temperature in a thermal boundary layer with very large thermal gradients. Using this thermal boundary layer probe, the thermal boundary layers in a turbine cascade were measured, and the Nusselt numbers were obtained for the turbine endwall.

200kW Turbine Development for Organic Rankine Cycle System

This paper presents the process of turbine development for Organic Rankine Cycle(ORC) system. Development of turbine for ORC system is hot issue in the electric generation market due to the characteristic of organic refrigerant which the evaporate temperature is lower than general refrigerant. Recently, the industry have an interest about ORC turbine development in Korea, and they presented numerous research results. In developing the turbine, several processes can be considered. However, there was few document about ORC turbine development because of the trade secret. This paper can be used as a reference in developing ORC turbine.