KR200312618Y1 - 직렬 가스버너식 열풍동 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스버너를 이용한 직렬 가스버너식 열풍동 장치에 관한 것으로,

특히, 공기나 기타 유체가 흐르는 통로 및 구조물인 덕트(1)의 입구 내부에 형성되어 제어 패널에 의해 회전수가 조정된 일정량의 풍량을 외부로부터 송입시키는 풍동팬(10); 풍동팬(10) 후단에 설치되어 풍동팬(10)에서 불어 나오는 상온의 공기를 가열시켜 고온의 배가스로 발생시키는 가스버너부(20); 가스버너부(20) 후단에 면적이 점차 넓어지는 형태로 설치되어 배가스의 난류 강도를 줄이고 국부유동을 균일하게 만드는 하니콤(31)과 스크린(32)을 가운데 형성시켜 배가스의 질을 개선시키는 풍동확장부(30); 풍동확장부(30) 후단 안쪽으로 단면적이 줄어드는 형태로 설치되어 실험하기에 알맞도록 개선된 배가스의 속도를 증가시키는 풍동수축부(40); 및 풍동수축부(40) 후단에 사각 또는 원형 채널의 형태로 설치되어 실제로 열실험이 이루어지는 풍동시험부(50)로 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 고안은 열유체 현상에 대한 정밀한 분석을 수행할 수 있어 상온에서만 이루어지는 유체공학 실험 뿐만 아니라 열교환기 및 열전달 실험 등의 다양한 온도를 이용한 열시험도 동시에 수행할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

직렬 가스버너식 열풍동 장치{HEAT WIND TUNNEL DEVICE USING SERIAL GAS BURNER}

본 고안은 직렬 가스버너식 열풍동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반적인 풍동에 고온의 풍속을 얻을 수 있도록 풍동팬 후단 덕트(Duct) 내부에 온도 조절이 가능한 가스버너(Gas Burner)를 부착하여 열전달이나 열교환 등의 열유체 실험에도 이용할 수 있는 직렬 가스버너식 열풍동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체역학 실험에 매우 중요한 장치인 풍동은 개방형 풍동과 폐쇄형 풍동으로 나뉘어져 있으며, 풍동은 상온에서 사용되어 상온에서의 유체역학적인 특성만을 구현한다. 그러나, 대류열전달 특성을 분석하여야 하는 경우에는 열풍동장치가 필요하다.

이 때, 폐쇄형 풍동의 경우 공기가 계속 순환하므로 상온에서의 실험을 수행하기에는 좋지만 일정한 온도 조건을 주어 테스트하는 열적 특성실험에는 맞지 않다. 따라서, 개방형 풍동이 열풍동으로 주로 쓰이는데 이를 개선하여 좀더 효율적으로 진행할 수 있는 열풍동 장치를 개발할 필요성이 높아지고 있다.

종래 열풍동은 열공급원으로 전기 저항선 및 가스버너식 등이 있다.

전기 저항선은 니크롬선 같은 저항체에 전기를 통하게 하여 발생하는 열을 이용하는 것으로 풍동시험부 유동에 온도구배를 형성할 수 있으나 고온이나 대용량풍동에는 적합하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 가스버너식은 대용량에도 충분히 사용할 수 있는 형식이지만 외부에 설치된 버너로 일정한 각도를 가지고 화염을 풍동 덕트 내부로 바로 분사하는 방식이 대부분으로 화염에 가열된 공기가 팬에서 공급되는 주유동과 충돌하면서 풍동 내부에 심한 교란을 야기시킴으로써 시험부에서 안정화된 유동을 얻는 데 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 직렬식 가스버너를 통해 열유체 실험의 원활한 수행과 더불어 풍동팬 후단 덕트 내부에 가스버너를 직렬로 삽입함으로써 열풍동 장치를 소형화 할 수 있고, 온도의 흐름 역시 균일하게 됨으로 결과에 대한 신뢰도를 향상시키기 위한 직렬 가스버너식 열풍동 장치를 제공하는 데 있다.

본 고안 직렬 가스버너식 열풍동 장치는 온도 조절이 가능한 가스버너를 부착하여 열실험에 이용할 수 있는 열풍동 장치에 있어서,

공기나 기타 유체가 흐르는 통로 및 구조물인 덕트의 입구 내부에 형성되어 제어 패널에 의해 회전수가 조정된 일정량의 풍량을 외부로부터 송입시키는 풍동팬;

상기 풍동팬 후단에 설치되어 상기 풍동팬에서 불어 나오는 상온의 공기를가열시켜 고온의 배가스로 발생시키는 가스버너부;

상기 가스버너부 후단에 면적이 점차 넓어지는 형태로 설치되어 배가스의 난류 강도를 줄이고 국부유동을 균일하게 만드는 하니콤과 스크린을 가운데 형성시켜 배가스의 질을 개선시키는 풍동확장부;

상기 풍동확장부 후단 안쪽으로 단면적이 줄어드는 형태로 설치되어 실험하기에 알맞도록 개선된 배가스의 속도를 증가시키는 풍동수축부; 및

상기 풍동수축부 후단에 사각 또는 원형 채널의 형태로 설치되어 실제로 열실험이 이루어지는 풍동시험부로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 직렬 가스버너식 열풍동 장치의 모습을 나타낸 단면도,

도 2는 도 1에 따른 직렬 가스버너식 열풍동 장치 중 가스버너부의 모습을 나타낸 확대 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 덕트 10 : 풍동팬

20 : 가스버너부 21 : 가스버너

22 : 플랜지 23 : 버너케이싱

24 : 버너스타터 25 : 가스 공급관

26 : 가스 콘트롤 밸브 30 : 풍동확장부

31 : 하니콤 32 : 스크린

40 : 풍동수축부 50 : 풍동시험부

60 : 튜브케이싱 100 : 열풍동 장치

이하, 본 고안의 일 실시예에 의한 직렬 가스버너식 열풍동 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 직렬 가스버너식 열풍동 장치를 도시한 단면도로서, 본 고안의 실시예에 의한 열풍동 장치는 풍동팬(10), 가스버너부(20), 풍동확장부(30), 풍동수축부(40), 및 풍동시험부(50)로 구성되어 있다.

상기 풍동팬(10)은 통로 및 구조물인 덕트(1)의 입구 내부에 설치되고, 제어 패널에 의해 회전수가 조정되어 항상 일정량의 풍량을 외부로부터 상온의 공기를 송입시키는 역할을 한다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 가스버너부(20)는 가스버너(21), 버너케이싱(23), 버너스타터(24), 가스 공급관(25), 및 가스 콘트롤 밸브(26)로 구성되어 있다.

상기 가스버너(21)는 한쌍의 플랜지(22)와 상기 덕트(1) 내부에 유로와 일직선상에 설치되고, 화염을 발생시키는 역할을 한다.

한편, 상기 버너케이싱(23)은 상기 가스버너(21)를 감싸는 형태로 설치되고, 상기 가스버너(21)에서 발생되는 화염이 상기 풍동팬(10)에서 인입되는 유동에 의해 불안정해지는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 상기 버너스타터(24)는 상기 가스버너(21)로 부터 화염이 분출되는 입구에 형성되고, 상기 가스버너(21)를 점화시키는 역할을 한다.

또한, 가스 공급관(25)은 상기 가스버너(21) 및 상기 버너스타터(24) 하단에 각각 연결되고, 연료 가스를 지속적으로 공급하는 역할을 한다.

한편, 가스 콘트롤 밸브(26)는 상기 가스 공급관(25) 하단 부위에 설치되고, 상기 가스버너(21)의 연소에 필요한 가스의 양과 화염의 점화를 조절하고 배가스의 온도를 원하는 정도로 세팅 조정하는 역할을 한다. 이 때, 상기 풍동팬(10)의 진동이 열풍동 장치(100)에 전달되지 않도록 상기 풍동팬(10)과 상기 가스버너부(20) 사이에 신축성이 있는 원형의 튜브케이싱(60)을 장착한다.

그리고, 상기 풍동확장부(30)는 상기 가스버너부(20) 후단에 면적이 점차 넓어지는 형태로 설치되고, 배가스의 난류 강도를 줄이고 국부유동을 균일하게 만드는 하니콤(31)과 스크린(32)을 가운데 형성시켜 배가스의 질을 개선시키는 역할을 한다.

또한, 상기 풍동수축부(40)는 상기 풍동확장부(30) 후단 안쪽으로 단면적이줄어드는 형태로 설치되고, 실험하기에 알맞도록 개선된 배가스의 속도를 증가시키는 역할을 한다.

한편, 상기 풍동시험부(50)는 상기 풍동수축부(40) 후단에 사각 또는 원형 채널의 형태로 설치되고, 시험용 모델이 설치되기에 알맞도록 개폐구가 설치되어 있을 뿐만 아니라 각종 측정 센서를 삽입할 수 있도록 적당한 위치에 측정구가 나 있다. 이 때, 상기 풍동시험부(50)는 대기 중으로 빠져나가는 배가스가 벽면과 일정 간격 이상을 두어 벽면에 의한 상기 풍동시험부(50)에서의 유동 교란이 발생하지 않도록 설치한다.

또한, 상기 가스버너부(20), 상기 풍동확장부(30), 상기 풍동수축부(40), 및 풍동시험부(50)는 모두 고온에서 견딜 수 있도록 카본스틸 재질로 이루어져 열에 의한 내구성을 가지도록 하였으며, 또한 상기 풍동확장부(30), 상기 풍동수축부

(40), 및 상기 풍동시험부(50)의 외부표면을 보온재로 단열 처리하였다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 본 고안의 일 실시예에 의한 직렬 가스버너식 열풍동 장치의 동작 과정에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이 최초기동시 상기 버너스타터(24)에 의해 상기 가스버너(21)에 점화된 화염은 상기 가스 공급관(25)을 통해 가스를 지속적으로 공급받아 화염이 계속 발생하게 된다. 여기서, 상기 가스 공급관(25) 하단 부위에 형성된 상기 가스 콘트롤 밸브(26)를 통해 상기 가스버너(21)의 연소에 필요한 가스의 양을 조절함으로써 상기 열풍동 장치(100)의 온도를 제어한다.

도 1에 도시한 바와 같이 상기 덕트(1)의 입구 내부에 형성되어 회전하는 상기 풍동팬(10)에 의해 외부의 상온 공기가 상기 가스버너부(20)로 송입된다. 이 때, 상기 가스버너부(20)로 송입된 상온 공기는 상기 가스버너(21)의 화염에 의해 형성된 배가스와 혼합된다.

그러면, 상기 가스버너(21)에 의해 고온으로 변환된 유동은 면적이 점차 넓어지는 형태의 상기 풍동확장부(30)로 유입된다. 여기서, 상기 풍동확장부(30)로 유동된 배가스는 상기 풍동확장부(30)에 형성된 하니콤(31)과 스크린(32)을 통과하면서 배가스의 난류강도가 줄고 국부유동이 균일하게 되어 배가스 유동의 질이 개선된다.

한편, 상기 풍동확장부(30)를 통과하면서 유동의 질이 개선된 배가스는 상기 풍동수축부(40)로 유입된다. 이 때, 상기 풍동수축부(40)는 실험하기에 알맞은 배가스의 속도를 올리기 위해 안쪽으로 단면적이 줄어들게 형성되어 있다.

그러면, 상기 풍동수축부(40)를 통과하면서 속도가 증가된 배가스는 실제로 실험이 이루어지는 상기 풍동시험부(50)로 유동하게 된다. 따라서, 상기 풍동시험부(50)로 유동된 배가스는 열전달이나 열교환 등의 열유체 실험에 이용된다.

한편, 상기 풍동시험부(50)를 통과한 배가스는 대기 중으로 빠져나가는데 벽면과 일정 간격 이상을 둔 상기 풍동시험부(50)에 의해 유동 교란이 발생하지 않는다.

이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 고안을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본고안은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의한 직렬 가스버너식 열풍동 장치에 의하면, 일상적인 열유체 현상을 열풍동 장치를 통해 실험을 수행함으로써 실제 현상과 근접한 수치의 실험 결과를 획득할 수 있도록 하여 열유체 현상에 대한 정밀한 분석을 수행할 수 있는 효과가 있다.

본 고안의 다른 효과로는 상온에서만 이루어지는 유체공학 실험 뿐만 아니라 열교환기 및 열전달 실험 등의 다양한 온도를 이용한 열시험도 동시에 수행할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (3)

1. 자동차 및 비행기의 공력 특성이나 입자의 비산현상 등을 테스트하는 유체공학 실험에 사용되는 풍동 장치에 있어서,

   공기나 기타 유체가 흐르는 통로 및 구조물인 덕트의 입구 내부에 형성되어 제어 패널에 의해 회전수가 조정된 일정량의 풍량을 외부로부터 송입시키는 풍동팬;

   상기 풍동팬 후단에 설치되어 상기 풍동팬에서 불어 나오는 상온의 공기를 가열시켜 고온의 배가스로 발생시키는 가스버너부;

   상기 가스버너부 후단에 면적이 점차 넓어지는 형태로 설치되어 배가스의 난류 강도를 줄이고 국부유동을 균일하게 만드는 하니콤과 스크린을 가운데 형성시켜 배가스의 질을 개선시키는 풍동확장부;

   상기 풍동확장부 후단 안쪽으로 단면적이 줄어드는 형태로 설치되어 실험하기에 알맞도록 개선된 배가스의 속도를 증가시키는 풍동수축부; 및

   상기 풍동수축부 후단에 사각 또는 원형 채널의 형태로 설치되어 실제로 열실험이 이루어지는 풍동시험부로 구성된 것을 특징으로 하는 직렬 가스버너식 열풍동 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가스버너부는, 한쌍의 플랜지와 덕트 내부에 유로와 일직선상에 설치되어 화염을 발생시키는 가스버너;

   상기 가스버너를 감싸는 형태로 설치되어 상기 가스버너에서 발생되는 화염이 상기 풍동팬에서 인입되는 유동에 의해 불안정해지는 것을 방지하는 버너케이싱;

   상기 가스버너로부터 화염이 분출되는 입구에 형성되어 상기 가스버너를 점화시키는 버너스타터;

   상기 가스버너 및 상기 버너스타터 하단에 각각 연결되어 연료 가스를 지속적으로 공급하는 가스 공급관; 및

   상기 가스 공급관 하단 부위에 설치되어 상기 가스버너의 연소에 필요한 가스의 양과 화염의 점화를 조절하고 배가스의 온도를 원하는 정도로 세팅 조정하는 가스 콘트롤 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 직렬 가스버너식 열풍동 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 풍동확장부, 상기 풍동수축부, 및 상기 풍동시험부의 외부표면에 보온재로 단열처리된 것을 특징으로 하는 직렬 가스버너식 열풍동 장치.