• Title/Summary/Keyword: 강제 대류

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A Study on the Heat Sink with internal structure using Peltier Module In the Natural and Forced Convection (자연대류와 강제대류에서 펠티에 소자를 이용한 내부터널 구조를 가지는 히트싱크에 관한 연구)

  • Lee, Min;Kim, Tae-Wan
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.15 no.7
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    • pp.4072-4080
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    • 2014
  • The Peltier Module has been used to dissipate the heat from electronic devices and electronic components. In this module, a heat sink is used to release the operating heat into the air outside. This study addressed the heat transfer characteristics for a heat sink with an inner tunnel. Under forced and natural convection conditions, the heat transfer characteristics were different. Therefore, the cooling and heating performances were studied for the heat sink, which has an inner tunnel. The heat transfer conditions were also evaluated by performing an experimental test, which investigated the heat transfer characteristics related to the variance in time and temperature distribution. Experiments on the heat transfer characteristics of the heat sink were conducted based on the forced and natural convection and temperature distribution changes. In the cooling experiment, the A- and B-shaped cooling pin heat sinks decreased the temperature of the forced convection than the temperature of natural convection. In the forced and natural convection, the A- and B-shaped decreased to a minimum of $-15^{\circ}C$. Under the forced and natural convection conditions, A- and B-shaped cooling pin heat sinks decreased the temperature when the voltage was increased. In the heating experiment, the A- and B-shaped cooling pin heat sinks increased the temperature of the forced convection than the temperature of natural convection. In forced convection, when the voltage was $15^{\circ}C$, the temperature of the A-shaped cooling pin heat sink increased to $150^{\circ}C$, and the temperature of the B-shaped cooling pin heat sink increased to $145^{\circ}C$. Under forced and natural convection conditions, the A- and B-shaped cooling pin heat sinks showed an increase in temperature with increasing voltage.

Numerical Analysis of Forced and Mixed Convection around the Circular Cylinder for Compressible Flow (압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 강제 및 혼합대류에 대한 수치 해석)

  • 최윤호;이현찬;유재석;김기현
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.4 no.1
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    • pp.126-139
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    • 1995
  • 저속의 압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 유동 및 열전달특성을 해석하였다. 비압축성 유동장에서의 실린더 주위의 유동 및 열전달현상에 대하여는 실험과 수치해석을 포함한 광범위한 연구가 진행되어 왔으며 매우 잘 알려져 있다. 실린더 벽면과 주위 유동장의 온도차가 큰 경우, 밀도의 변화가 커지므로 유동장은 압축성 유체가 되나 지배 방정식의 복잡함과 적절한 수치해석 방법의 부족으로 실린더 주위의 유동장을 압축성유체로 해석한 경우는 매우 드물다. 현재 압축성유동 해석에 널리 사용되는 time marching algorithm은 저속의 유동장 해석시 지배방정식에 나타나는 eigenvalue들의 괴리에 의하여 수렴속도가 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 난점을 극복할 수 있는 time-derivative preconditioning 방법을 사용하여 온도차가 큰 유동장에서의 강제 및 혼합대류에 대한 계산을 수행하였고 이들의 열전달특성을 비교하였다. 강제대류의 경우 실린더 벽면 온도의 증가에 따른 밀도 감소의 영향은 유동장의 Re수를 감소시켜 확산의 영향을 증가시키면서, 혼합대류의 경우 부력의 영향은 가열되는 유동장의 범위와 재순환 영역을 강제대류에 비해 현저히 감소시킨다.

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Structural Optimization of Heat Dissipating Structure with Forced Convection (강제 대류가 있는 열소산 구조물의 구조최적설계)

  • Yoon, Gil-Ho;Kang, Nam-Cheol
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.13 no.1
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    • pp.51-57
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    • 2009
  • In this study, a new topology optimization method is developed to design heat-dissipating structure with forced convection. To cool down electrical devices or mechanical machines, two types of convection models have been widely used: the natural convection model with a large Archimedes number and the forced convection with a small Archimedes number. In these days, lots of engineering application areas such as electrochemical conversion devices (Fuel cell) or rocket propulsion engines adopt the forced convection to dissipate the generated heat. Therefore, to our knowledge, it becomes an important issue to design flow channels inside which the generated heat dissipate. Thus, this paper studies optimal topological designs considering fluid-heat interactions. To consider the effect of the advection in the heat transfer problem, the incompressible Navier-stokes equation is solved. This paper numerically studies the coupling phenomena and presents optimal channel design considering forced convection.

The Effect of Ultrasonic Vibration on Heat Transfer Augmentation of Forced Convective Flow in Circular Pipes (초음파 진동이 관내 강제대류 유동의 열전달 증진에 미치는 영향)

  • Jeong Ji Hwan
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.13 no.4
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    • pp.275-280
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    • 2004
  • Augmentation of heat transfer by ultrasonic vibration in pipes are investigated. Measurements of convective heat transfer coefficients on circular pipe walls are made with and without ultrasonic vibration applied to water. These data are compared with each other to quantify the effects of ultrasonic vibration on heat transfer enhancement. Numerical analysis has been also performed in order to extend the ranges of examined temperature and flow rate. FLUENT Ver.6.1 is used to simulate velocity and temperature fields and evaluate heat transfer coefficient with and without ultrasonic vibration. The results show that the ultra- sonic vibration enhances the Nusselt number of forced convection flow and the increase rate strongly depends on flow rate.

Experimental Investigation on Forced Convective Heat Transfer Characteristic Generated to Heated Tube (가열된 튜브에서 발생하는 강제 대류열전달 특성에 관한 실험적 연구)

  • Park, Hee-Ho;Lee, Yang-Suk;Kim, Sun-Jin
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.10 no.3
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    • pp.90-98
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    • 2006
  • The Heated Tube Facility(HIF) was fabricated to identify the forced convective heat transfer and the cooling characteristic for the hydrocarbon fuel(Jet A-1), which is used for the coolant of the regenerative cooling system. The forced convective heat transfer coefficient was calculated from the measured coolant and tube surface temperature. In case of using the Jet A-1, the maximum heat flux which the coolant can absorb was identified by determining the critical wall temperature generating the burnout on the fixed flow condition. The inlet bulk-temperature of the coolant has a direct influence on the forced convective heat transfer characteristic.

A Numerical Study of Cathode Block and Air Flow Rate Effect on PEMFC Performance (고분자전해질 연료전지의 환원극 블록과 공기 유량 영향에 대한 전산 해석 연구)

  • Jo, Seonghun;Kim, Junbom
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.33 no.1
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    • pp.96-102
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    • 2022
  • Reactants of PEMFC are hydrogen and oxygen in gas phases and fuel cell overpotential could be reduced when reactants are smoothly transported. Numerous studies to modify cathode flow field design have been conducted because oxygen mass transfer in high current density region is dominant voltage loss factor. Among those cathode flow field designs, a block in flow field is used to forced supply reactant gas to porous gas diffusion layer. In this study, the block was installed on a simple fuel cell model. Using computational fluid dynamics (CFD), effects of forced convection due to blocks on a polarization curve and local current density contour were studied when different air flow rates were supplied. The high current density could be achieved even with low air supply rate due to forced convection to a gas diffusion layer and also with multiple blocks in series compared to a single block due to an increase of forced convection effect.

Forced Convective Heat Transfer over a Wedge in the Region of Multiple Steady States (다종정상상태구역에서 쐐기면에 의한 강제대류열전달)

  • 류갑종;장원일;김병하
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.8 no.5
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    • pp.505-515
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    • 1984
  • 동일한 물리적인 인자와 경계조건하에서, 서로 다른 두 개 이상의 유동이나 열전달이 발생되는 다중정상상태에 대한 현상은 최근 자연과학이나 공업분야에서 매우 중요시 되어지고 있다. 그 한 예로서 -0.1988<.betha.<0 영역에서 쐐기면에 따른 유동현상이 다중정상상태가 됨을 Stewrtson에 의해 밝혀진 바 있다. 이 영역에서 주위유체가 공기(Pr=0.72)이고, 쐐기 면이 여러 가지 열유속을 가지는 경우에 대해서 강제대유열전달을 multiple shooting방법으로 현론해석하 였다. 그 결과, 상이한 두 개의 열전달매개변수 즉 다중해가 얻어져서 다중정상상태의 강제대류 열전달이 일어남을 알았다.

The real application of main transformer adopted by new cooling system equipped with gas refrigerant (Gas 냉매를 활용한 신기술 냉각방식 주변압기 현장 실증적용)

  • Kim, Jin-Hwan;Park, Han-Woo;Kang, Gu-Ho
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2008.07a
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    • pp.322-324
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    • 2008
  • 현재 배전용변전소 대용량변압기 냉각방식은 주로 유입자냉식, 유입풍냉식, 송유풍냉식 및 수냉각 방식이 채용되고 있다. 유입풍냉식의 경우는 대기 공기의 자연대류 또는 냉각팬에 의한 강제대류에 의해 방열기 내부로 유입된 절연유의 온도를 낮추는 방식이고 송유풍냉식은 변압기 내부 절연유를 강제순환 시키면서 냉각팬을 가동하는 방식이다. 도심지 복합건물내 주변압기 냉각은 수냉식을 채용하여 절연유를 강제로 순환시키면서 열교환기 2차측에 냉각수를 순환시켜 열교환기 내로 유입된 절연유의 온도를 낮추는 방식이다. 그러나 도심지 변전소의 냉각방식 채택에 있어 냉각성능, 소음, 설비의 건전성등 여러 가지 문제점이 드러나 새롭고 획기적인 냉각방식이 요구되고 있다.

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고화 피막층 형성이 있는 노심용융물의 자연대류 열전달

  • 박래준;김상백;김희동;최상민;조재선;정창현
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • 1997.10a
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    • pp.683-688
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    • 1997
  • 원전의 중대사고 발생시 형성될수 있는 노심용융물의 고화피막층을 동반하는 용융물의 자연대류 열절달 특성에 대한 실험결과를 정밀 분석하고, 이에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 본 연구대상 실험은 종횡비가 작은 경우와 큰 경우에 대하여 용융물을 자연대류와 강제대류로서 냉각하는 조건에서 경계조건에 따른 용융물의 피막층 두께를 측정하였고, 피막층 주변의 열전달량을 측정ㆍ분석한 것이다. 실험결과를 정밀 분석한 결과, 용융물의 고화 피막층 형성이 용융물의 자연대류 열전달양에 많은 영향을 미쳤으며, 종횡비가 큰 경우는 냉각 조건도 자연대류 열전달 양에 다소 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 고화층 두께 증가에 따른 종횡비 감소는 자연대류 열전달양 감소율을 작게하는 것으로 나타났다. 피막층 형성이 있는 용융물의 자연대류 열전달 해석 결과, 실험에서의 열손실 때문에 용융물의 고화 피막층 두께가 실험결과보다 다소 작게 나타났으며, 자연대류 열전달 흐름이 피막층 형성에 미치는 것으로 나타났다.

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Analysis of mixed convective laminar flow and heat transfer about a sphere (혼합대류에 의한 구 주위의 충류유동 및 열전달 해석)

  • 이준식;김택영
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.11 no.2
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    • pp.345-353
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    • 1987
  • An analysis is performed to study flow and heat transfer characteristics of mixed free and forced convection about a sphere. Nonsimilar boundary layer equations which are valid over the entire regime of mixed convection are derived in terms of the mixed convection parameter, Gr/Re$^{2}$, through a dimensional analysis. The transformed conservation equations are solved by a finite difference method for the whole range of mixed convection regime. Numerical results for fluids having the Prandtl number 0.7 and 7 are presented. As the mixed convection parameter increases, the local friction coefficient and local heat transfer coefficient increases as well. For small Prandtl number, the friction coefficient is larger, while for large Prandtl number, the heat transfer coefficient is larger. Natural convection effect on the forced flow is more sensitive for small Prandtl number fluid. Flow separation migrates rearward as an increase in the mixed convection parameter. For small Prandtl number, the buoyancy effect is relatively small so that the flow separation occurs earlier.