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목차
제1장 서론 20
제1절 연구배경 및 내용 20
제2절 1차년도 연구의 종합 22
제3절 2차년도 연구의 종합 24
제4절 연구 개발 내용 및 범위 27
제2장 Borax의 열분해 반응속도해석 28
제1절 열분해 반응 속도 28
1. 열분해 반응에 대한 열역학적 고찰 28
2. 실험장치 및 방법 31
3. 결과 및 고찰 34
제2절 내구성 51
1. 실험장치 및 방법 51
2. 실험결과 및 고찰 54
제3절 결론 56
제3장 팽창흑연 블록의 제조 및 물성 58
제1절 팽창흑연의 제조 58
1. 이론 59
2. 실험 64
3. 실험결과 및 고찰 67
제2절 팽창흑연의 연속제조 83
1. 열처리 실험장치 및 방법 83
2. 열처리 실험결과 및 고찰[원문불량;p.88] 86
제3절 팽창흑연 블록의 제조 및 물성 90
1. 블록의 성형[원문불량;p.90,91] 90
2. 축열재의 함침 94
3. 건조 95
4. 팽창흑연 블록의 물리적 특성 96
제4절 결론 98
제4장 태양 에너지의 축열 100
제1절 태양열 시스템의 개요 100
1. 고체축열 및 축열조의 전열특성 102
2. 고체축열량 추정 및 용량설계 105
제2절 태양열 히트펌프의 응용 109
1. 태양열 집열 시스템의 수학적 모델 109
2. 태양열 히트펌프의 응용시스템 112
3. 흡수식 사이클의 응용시스템 118
제3절 태양열 축열 원리 및 구조 129
제4절 태양열 축열 실험 137
1. 실험장치의 구성 137
2. 태양열 집열 측정 및 평가[원문불량;p.139~141] 139
제5절 결론 150
제5장 화학축열식 열교환기 152
제1절 축열식 열교환기의 해석 153
1. 서론 153
2. 이론해석 155
3. 결과 및 고찰 159
4. 결론 165
제2절 축열 및 방열특성 166
1. 실험장치 및 방법 166
2. 실험결과 및 고찰 175
3. 결론 186
제6장 화학 열펌프 188
제1절 화학열펌프의 개요 189
1. 흡수식 열펌프 189
2. 흡착식 열펌프 190
3. 가역 열화학 반응사이클을 이용한 열펌프 193
제2절 장치의 구성과 실험방법 199
1. 실험장치 199
2. 실험방법 205
제3절 실험결과 및 고찰 209
1. 방열실험 209
2. 축열실험 211
제4절 결론 217
제7장 종합결론 218
참고문헌 224
Fig. 2-1. Schematic drawing of the experimental apparatus 32
Fig. 2-2. Effect of heating rate on an initiation temperature 35
Fig. 2-3. Experimental result of TGA for borax at the various heating rate 37
Fig. 2-4. Equilibrium Curve of Na₂B₄O7·10H₂O／Na₂B₄O7·5H₂O reaction system[이미지 참조] 38
Fig. 2-5. Plot of Xds[이미지 참조] vs. temperature under a constant heating rate of 5 K／min 41
Fig. 2-6. Plot of △ In(dXd／dT)／ △ In(1-Xd) vs. △ In(1／T)／ △ In(1-Xd)[이미지 참조] 42
Fig. 2-7. Plots of (dXd／dT)／(1-Xd)2／3 vs. △P[이미지 참조] 45
Fig. 2-8. Plots of kd[이미지 참조] vs. 1／T 46
Fig. 2-9. Comparison of the calculated results with the measured data at heating rate of 5 K／min 48
Fig. 2-10. Comparison of the calculated results with the measured data at heating rate of 1 K／min 49
Fig. 2-11. Comparison of the calculated results with the measured data at heating rate of 10 K／min 50
Fig. 2-12. Schematic drawing of the experimental apparatus 52
Fig. 2-13. Results on the Na₂B₄O7·10H₂O／Na₂B₄O7·5H₂O reaction repetition／(repitition)[이미지 참조] 55
Fig. 3-1. Graphite structure 62
Fig. 3-2. Chemical structure of graphite 63
Fig. 3-3. Manufacturing procedure of expanded graphite 65
Fig. 3-4. The effect of mixing ratio of acids on expanded rate 68
Fig. 3-5. The effect of H₂O₂ concentration on expanded rate 70
Fig. 3-6. SEM image for natural graphite(a) and graphite after acid treatment(b) 71
Fig. 3-7. SEM image for expanded graphite at 673K(a) and 873K(b) 73
Fig. 3-8. SEM image for expanded graphite at 1273K 74
Fig. 3-9. Photograph of natural graphite(a) and graphite after acid treatment(b) 75
Fig. 3-10. Photographs of expanded graphite at 673K(a) and 873K(b) 76
Fig. 3-11. IR spectra of natural graphite 77
Fig. 3-12. IR spectra of graphite after acid treatment 78
Fig. 3-13. IR spectra of expanded graphite at 1273K 79
Fig. 3-14. IR spectra of expanded graphite at 873K 80
Fig. 3-15. IR spectra of expanded graphite at 673K 81
Fig. 3-16. Photograph of the continuous heat treatment apparatus for making expanded graphite 84
Fig. 3-17. Schematic drawing of the experimental apparatus employed for heat treatment of graphite 85
Fig. 3-18. The effect of heat treatment temperature on expanded rate 87
Fig. 3-19. SEM image for expanded graphite at 1073 K(a) and 1173 K(b)[원문불량;p.88] 89
Fig. 3-20. Photograph of pressing facility for making expanded graphite block[원문불량;p.90] 91
Fig. 3-21. Photograph of prepared expanded graphite block[원문불량;p.91] 92
Fig. 4-1 태양열 집열 시스템의 기본구성 101
Fig. 4-2. Heat balance of solid heat storage system 103
Fig. 4-3. 흡수식과 압축식의 히트펌프 구성도 113
Fig. 4-4. 흡수식 히트펌프의 흡수-발생 과정 개략도 115
Fig. 4-5. Absorbing cycle on Duhring plot 117
Fig. 4-6. System of 2-stage absorbing cycle 119
Fig. 4-7. Plot of 2-stage absorbing cycle 120
Fig. 4-8. System of re-absorbing cycle 122
Fig. 4-9. Plot of re-absorbing cycle 123
Fig. 4-10. System of pressured cycle 124
Fig. 4-11. Plot of pressured cycle 125
Fig. 4-12. System of solution-recycling 127
Fig. 4-13. Plot of solution-recycling 128
Fig. 4-14. 태양열 이용 축열 원리 구성도 130
Fig. 4-15. Schematics of generator 131
Fig. 4-16. Schematics of absorber 131
Fig. 4-17. Schematics of evaporator 134
Fig. 4-18. Schematics of condenser 134
Fig. 4-19. 태양열 축열 시스템 구성 장치도 138
Fig. 4-20. 태양열 집열판 사진[원문불량;p.139] 140
Fig. 4-21. 발생기-흡수기 사진[원문불량;p.140] 141
Fig. 4-22. 태양열 집열 열량 기록계[원문불량;p.141] 142
Fig. 4-23. Global mean irradiance of August due to the sun on a horizontal surface(total received energy during the day : 14.7 MJ／m²) 143
Fig. 4-24. Global mean irradiance of September due to the sun on a horizontal surface(total received energy during the day : 12.6 MJ／m²) 144
Fig. 4-25. Global mean irradiance of October due to the sun on a horizontal surface(total received energy during the day : 11.8 MJ／m²) 145
Fig. 4-26. Global mean irradiance of November due to the sun on a horizontal surface(total received energy during the day : 8.8 MJ／m²) 146
Fig. 4-27. Global mean irradiance of December due to the sun on a horizontal surface(total received energy during the day : 8.2 MJ／m²) 147
Fig. 4-28. Global mean irradiance of January due to the sun on a horizontal surface(total received energy during the day : 8.7 MJ／m²) 148
Fig. 4-29. Comparison of total received energy during the day for each month 149
Fig. 5-1. Schematic drawing of the heat-storage／release test section in a packed bed 156
Fig. 5-2. Conceptual drawing of the heat storage system 160
Fig. 5-3. Comparison of the thermal efficiency between chemicalreaction and non-chemical reaction 161
Fig. 5-4. Relation between heat recovery ratio and temperature efficiency 163
Fig. 5-5. The effectiveness variation with time in heat release process for repeated used 164
Fig. 5-6. Schematic drawing of the experimental set-up 167
Fig. 5-7. Detailed structure test section 168
Fig. 5-8. Photograph of the experimental apparatus of a regenerative heat exchanger 170
Fig. 5-9. Steam generation and injection system 171
Fig. 5-10. Steam generator 172
Fig. 5-11. Photograph of the experimental apparatus of evaporator 173
Fig. 5-12. Calibration curve between the volume of distilled water and voltage 177
Fig. 5-13. Temperature profiles in the axial direction of the borax bed with time at the center of reactor during heat release process(P＝0.05) 178
Fig. 5-14. Temperature profiles in the axial direction of the borax bed with time at the center of reactor during heat release process(P＝0.10) 179
Fig. 5-15. Temperature profiles in the axial direction of the expanded graphite block with time at the center of reactor during heat release process(P＝0.10, z／zT[이미지 참조]＝0.5)) 180
Fig. 5-16. Temperature profiles in the axial direction of the borax bed with time at the center of reactor during heat storage process 182
Fig. 5-17. Temperature profiles in the axial direction of the expanded graphite block with time at the center of reactor during heat storage process(z／zT[이미지 참조]＝0.5) 183
Fig. 5-18. Temperature profiles in the axial direction of the borax bed with time at the center of reactor during heat storage process in a reduced pressure of static system 184
Fig. 5-19. Temperature profiles in the axial direction of the borax bed with time at the center of reactor during heat storage process／(ocess) in a N₂ flow system 185
Fig. 6-1. P-T 선도상의 흡수 원리 191
Fig. 6-2. Conceptual drawing of chemical heat pump 194
Fig. 6-3. Relation between pressure and temperature in chemical heat pump system 195
Fig. 6-4. Schematic diagram of the experimental set-up 200
Fig. 6-5. Photograph of the experimental apparatus of a chemical heat pump 201
Fig. 6-6. Detailed structure of the ovaporator／condenser 203
Fig. 6-7. Side view of the ovaporator／condenser 204
Fig. 6-8. Detailed structure of the heat storage device 206
Fig. 6-9. Side view of the heat storage device 207
Fig. 6-10. Calibration curve between the volume of distilled／(disilled) water and voltage 210
Fig. 6-11. Temperature profiles in the radial direction of the borax bed with time during heat release process 212
Fig. 6-12. Comparison of borax and impregnated expanded graphite(r／R＝0.0) 213
Fig. 6-13. Temperature profiles in the radial direction of the borax bed with time at the center of reactor during heat storage process 214
Fig. 6-14. Comparison of borax and impregnated expanded graphite(r／R＝0.0) 215
Table 1-1. 연차별 연구내용과 범위 27
Table 2-1. Physical properties of material 34
Table 3-1. Redox potentials for oxidant 61
Table 3-2. Chemical analysis of natural graphite after acid treatment 86
Table 3-3. Change of BET surface area of block with pressing power 93
Table 3-4. Dehydration condition of Borax 95
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