An Experimental Study on the Augmentation of Heat Transfer by Impinging Air Jets with Swirl

충돌선회분류(衝突旋回噴流) 열전달증진(熱傳達增進)에 관(關)한 실험적(實驗的) 연구(硏究)

This Paper deals with the experimental study of the axisymmetric air jet impinging vertically on the flat heating surface with and without swirl. The purpose of this study is to investigate the characteristics of flow, augmentation of heat transfer rate, turbulent intensity, and the comparison of heat transfer rate, the optimal swirling condition about the swirl and nonswirl axisymmetric air jet. In order to augment the heat transfer on the flat heating surface without introducing any additional power, the technique used in the present work was placement of twisted tape inserted pipe in front of the nozzle exit in order to make a swirl. The effect of swirl degree is investigated in case of S=0., 0.056, 0.111, 0.222 and the velocity of the jet was 14, 20, 26, 32, 38, 44m/s. The distance between the nozle exit and the stagnation point on the impinging plate was the H/D=$1{\sim}14$. In order to analyze of the flow structure which increase heat transfer, the velocity and the turbulent intensity of the axisymmetric jet was measured by a hot wire anemometer according to the swirl number and H/D.

본 연구(硏究)는 축대칭공기분류계(軸對稱空氣噴流界)에서 흐름방향(方向)에 수직(垂直)이 되도록 설치(設置)한 평판전열면상(平板傳熱面上)에서의 열전달(熱傳達)을 증진(增進)시키기 위해 공기분류(空氣噴流)에 선회(旋回)를 주었을때, 유동(流動)의 특성(特性) 및 전열면(傳熱面)에서의 전열증진효과(傳熱增進效果)와 이에 따른 난류강도(亂流强度)와 관계(關係), 그리고 선회(旋回)를 주었을때와 주지 않았을때와의 열전달율(熱傳達率)의 비교(比較)와 최적선회조건(最適旋回條件) 및 이에 대한 전열특성(傳熱特性)을 구명(究明)하기 위한 실험적(實驗的) 연구(硏究)이다. 본 실험(實驗)에서는 부가적(附加的)인 동력(動力)을 사용(使用)하지 않고 간편(簡便)하게 열전달(熱傳達)을 증진(增進)시키기 위한 방편(方便)의 하나로, 노즐출구(出口)에 Twisted Tape이 설치(設置)된 Pipe를 부착(附着)하여 공기분류(空氣噴流)에 선회(旋回)를 주었으며, Twisted Tape의 비틀림 각도(角度)에 따른 선회도(旋回逃)를 S=0., 0.056, 0.111, 0.167, 0.222로 하였다. 유속(流速)은 14, 20, 26, 32, 38, 44m/s의 조건(條件)으로, 전열면간거리(傳熱面間距離)(H/D)는 1에서 14까지 하였고, 열전달증진(熱傳達增進)을 일으키는 유동구조(流動構造)를 해석(解析)하기 위해 열선유속계(熱線流速計)를 사용(使用)하여 선회도(旋回度)에 따라 각점(各點)에서의 유속(流速) 및 난류강도(亂流强度)를 측정(測定)하였으며, 전열면(傳熱面)의 온도(溫度)를 측정(測定)하여 Nu를 구(求)하고 선회(旋回)를 주었을때와 주지 않았을때의 열전달증진효과(熱傳達增進效果)를 비교(比較)하였다. 또한 선회도(旋回度)에 따른 열전달(熱傳達)이 최대(最大)가 되는 최적거리(最適距離)를 제시(提示)하였으며 난류강도(亂流强度)와 열전달(熱傳達)과의 관계(關係)를 구명(究明)하였다.