Semi-cavity와 Full-cavity에서 각각 발생한 복사 및 대류 열손실은 \( 9.33 \mathrm { ~kW } , 8.15 \mathrm { ~kW } \) 및 \( 9.44 \mathrm { ~kW } , 5.85 \mathrm { ~kW } \)로 측정되었다. Full-cavity의 반응기 외벽 온도가 평균 \( 220 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 더 높았으나 view factor의 감소로 인해 복사손실은 비슷하였다. 이 두 방식의 열손실 차이는 \( 2.19 \mathrm { ~kW } \)로, Full-cavity 방식은 공급열량의 9%를 효과적으로 활용하여 반응기의 고온을 유지하고, 이를 통해 메탄전환에 더 효과적이었다.
<p>\( k_ { r } =k_ { o } \exp \left ( \frac { -E_ { a } } { R T } \right ) \)<caption>(4)</caption></p> <h1>4. 해석결과.</h1> <h2>4.1 열손실</h2> <p>각 반응기 모델에서 복사 및 대류 열손실을 Table 4 와</p> <p>같이 나타내었다. Semi-cavity의 경우 복사 및 대류 열손실로 각각 \( 9.33 \mathrm { ~kW } , 8.15 \mathrm { ~kW } \) 가 발생하였고 Full-cavity의 경우 각각 \( 9.44 \mathrm { ~kW } , 5.85 \mathrm { ~kW } \) 가 발생하였다. 이를 분석하기 위하여 두 반응기 모델 단면의 온도분포를 Fig. 8과 Fig. \(9 \)에 나타내었다. Semi-cavity 모델의 경우 캐비티 상부의 열린 공간으로 반응기 주변의 고온의 공기가 외기로 나가고 이를 채워주기 위해 저온의 외기가 유입되므로 반응</p> <p>기 벽면의 온도가 낮아지는 현상이 발생한다. Full-cavity 모델은 개구부를 제외한 반응기 전체가 캐비티로 둘러싸여 있어 내부에서 데워진 공기가 바로 외기로 누출되지 않고 상부 공간에 체류하게 된다. 이로 인하여 반응기와 캐비티 내부 공간에 좀 더 높은 온도 환경이 제공되고 이로 인하여 반응기 자체의 온도가 높게 유지된다. 반응기 외벽 온도의 경우 \( \mathrm { Semi } \)-cavity 모델의 외벽 평균 온도가 \( 993 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 인데 반하여 Full-cavity 모델에서는 외벽 평균온도 \( 1,213 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 로 높다. 따라서 대류 손실은 Full-cavity 방식이 Semi-cavity 보다 약 \( 2.3 \mathrm { ~kW } \) 감소하였다.</p> <p>Full-cavity가 Semi-cavity와 비교하여 외부로 방사손실 되는 면적이 줄어듦에도 불구하고 복사열손실량은 비슷하게 나타났다. 이는 앞서 언급한 것과 같이 Full-cavity 의 반응기 외벽 온도가 평균 \( 220 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 높고 복사량이 온도의 \(4 \)승에 비례한다는 것을 감안하면 Full-cavity의 경우 약 \( 1.9 \)배 복사 손실이 증가할 수 있으나 view factor가 \( 0.1423 \) 에서 \( 0.0670 \) 으로 감소한 것을 고려하면 고온을 유지하면서도 복사손실이 유사하다는 관점에서 효과적이라고 볼 수 있다. 결과적으로 Full-cavity와 Semi-cavity를 비교할 때 열손실의 차이는 \( 2.19 \mathrm { ~kW } \) 이며 반응기 공급열량 중 \( 9 \% \)의 효과를 보이고 있고 이로 인한 반응기 자체의 고온 유지는 메탄전환에 더욱 효과적으로 작용할 것으로 판단하였다.</p>