Abstract
Effects of oscillatory flow upon heat transfer characteristics have been studied experimentally for oscillating flow in a circular tube. The experimental apparatus was designed to simulate the heat exchangers of the Stirling or Vuilleumier cycle machines and the test section consists of heater and cooler. Measurements were presented of heat flux, axial wall temperature distribution, and radial temperature profile of the working fluid for several cases of oscillation frequency and swept distance ratio. The influences of two main parameters, frequency and tidal displacement of the oscillation were investigated. Then the heat transfer coefficient at the heater is obtained. The carried by the authors with a assumption of oscillatory laminar slug flow.
스터링 또는 VM 사이클 기긱의 열교환기의 구성요소 중 냉각부와 가열부만으로 이루어진 실험장치를 구성하고 벽온도분포와 열전달량을 측정하여 왕복유동주파수와 왕복유동거리비가 열전달에 미치는 영향을 실험하였다. 냉각부와 가열부와 온도차를 일정하게 유지하기 위해서는 왕복유동의 주파수와 왕복유동거리비가 증가함에 따라 열유속이 증가되어야 함을 보였다. 이는 왕복유동의 주파수와 왕복유동거리비가 중감함에 따라 가열부와 냉각부 사이의 열전달, 즉 열교환기 길이 방향으로의 열전달이 증가함을 의미한다. 또한 실험과 1차원 속도가정에 의한 해석이 매우 잘 일치함을 확인하였다. 가열부에서 반경방향응로의 유체온도분포를 측정하고 열전달계수를 구하였다. 반경방향 온도분포는 왕복유동주파수가 빨라질수록 포물선형태에서 벗어나 편평한 분포를 보이고 무차원 주파수가 커지고 열교환기 길이가 유체의 왕복거리에 비하여 짧아질수록 반경방향으로의 열전달이 향상되었다. 따라서 가열부에서의 평균 열전달 계수 역시 왕복유동주기와 열교환기가 짧을 때 더 크게 나타났다. 결론적으로 같은 전열면적을 가진다면 짧은 열교환기가 상대적으로 유리하나 왕복주파수가 빨라지는 것은 한주기당 열전달량의 측면에서 오히려 효율을 저하시키는 효과를 가져온다.
