Three-Dimensional Natural Convection from a Single Module on the Wall of a Vertical Parallel-Plate Channel

수직평행채널의 벽면에 부착된 단일모듈로부터의 3차원 자연대류 열전달

Three-dimensional natural convective heat transfer in a vertical channel with a protruding single module was investigated experimentally. The particular interest was in the removal of thermal energy from the module by convective heat transfer. Hence radiative and conductive heat losses were estimated by using thermocouples and heat flux sensor respectively. The flow fields in the channel were visualized by means of a smoke-method. Also, local temperatures were measured by thermocouples inside the channel, along the vertical wall and module surface. It is found that convective heat transfer was promoted at the lower comer of the module and was decreased at the upper comer due to a recirculation zone. A general correlation of the critical channel ratios was found as a function of Rayleigh number. For the range of $8.28{\times}10^3<Ra^*_c<3.48{\times}10^6$, a useful correlation for the mean Nusselt number was proposed as a function of modified channel Rayleigh number.

본 연구에서는 돌출된 단일 모듈이 부착된 수직 채널내의 3차원 자연대류 특성을 실험적으로 조사하였으며, 특히 모듈로부터 대류에 의한 열에너지 제거에 초점을 두었다. 채널내의 유동장은 smoke-method를 이용하여 가시화 하였다. 또한 채널내부, 수직벽면 및 모듈표면의 국소온도를 열전대와 열플럭스 센서를 이용하여 측정하여 복사와 전도에의한 열손실량을 계산하였다. 실험결과 대류열전달은 모듈 하부의 모서리 부근에서 가장 활발히 일어나고, 모듈 상부에서의 재순환영역은 열전달을 감소시킴을 알 수 있으며 임계 채널간격비를 예측할 수 있는 상관식을 레일리히수의 함수로 구하였다. 또한 $8.28{\times}10^3<Ra^*_c<3.48{\times}10^6$의 범위에서 수정 채널 레일리히수의 함수로써 평균 누셀트수와의 상관식을 구하였다.