• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.2
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• pp.139-144
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• 2003

Augmentation of CHF by ultrasonic vibration in water pool is experimentally investigated under pool boiling condition. The experiments are carried out using copper coated plates and distilled water. Measurements of CHF on flat plate heated surface were made with and without ultrasonic wave and with variations in inclined angle of the surface and water subcooling. Experimental apparatus consists of a bath, power supply, test section, ultrasonic generator, and data acquisition system. The measurements show that ultrasonic wave enhances CHF and its extent is dependent upon inclination angle as well as water subcooling. The rate of increase in CHF increases with an increase in water subcooling while it decreases with an increase in inclination angle. Visual observation shows that the cause of CHF augmentation is closely related with the dynamic behavior of bubble generation and departure in acoustic field.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 2004.05a
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• pp.98.1-98.1
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• 2004

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.11a
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• pp.248-253
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• 1996

한국원자력연구소에서는 최고 16MPa애서 운전할 수 있는 RCS 열수력 Loop를 저작하고 CHF 측정실험을 수행하고 있다. 본 연구에서는 저유량조건에서 압력이 CHF에 미치는 영향을 조사하기 위해 압력 12MPa, 질량유속 300~550kg/$m^2$.s, Test Section입구 과냉도 210 kJ/kg의 범위에서 CHF 실험을 수행하였다. 본 실험조건에서 CHF는 환상류영역에서 발생하였으며 발생기구는 Entrainment-Limited CHF가 지배적이었다. Doerffer의 CHF 상관식은 저압에서 예측능력이 현저하게 떨어지나 고압조건에서는 실험자료를 잘 예측하였다. Bowring의 상관식은 고압 및 저압에서도 양호한 예측능력을 보여주었다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.31 no.6
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• pp.40-48
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• 2011

과냉 촉진을 위한 새로운 열교환기(HESC)가 생활공간의 냉난방을 위한 공기-물 열펌프의 성능계수 향상을 위해 본 연구에서 개발되었으며 그 효과를 실험적으로 분석하였다. 이 열교환기(HESC)는 여러 단계의 셀과 튜브로 구성되어 있으며, 열펌프 시스템의 응축기와 증발기 사이에 장착되었다. 실험 조건으로, 외기온은 $7^{\circ}C$에서 $-17^{\circ}C$, 입구 물 온도는 $7{\sim}10^{\circ}C$ 그리고 제 2열전달매체로서 물의 질량 유동율은 시간당 100에서 $300{\ell}$로 변화를 주었다. 본 실험에서 이 열교환기가 장착된 열펌프의 압축기에서의 냉매 입 출구 사이의 온도 차이는 열교환기가 장착되지 않은 열펌프보다 $15^{\circ}C$ 높았다. 이에 따라 이 열교환기가 장착된 열펌프 시스템은 외기온 $-10^{\circ}C$에서 COP가 0.8 증가하였다. 따라서 이 공기-물 열펌프 시스템은 최근 한국에서 실용화되고 있는 고비용이 요구되는 지열 열펌프 시스템을 대체하여 생활공간을 위한 냉난방 시스템으로서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.6
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• pp.1529-1540
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• 1993

The quenching of steels by water is one of the imprtant problems in the applications of heat treatment, but the fundamental researches by way of theoretical approaches have not been satisfactorily improbed yet. This study aimed at measuring the exact subcooled transient boiling curve for cylindrical specimens and at conducting the analytical researches into the prediction of cooling curves, including the latent heat of phase transformation of steel. Experiments of quenching were made with cylindrical specimens of carbon steel S45C of diameters from 12 to 30 mm and with Cu specimens of 12 mm diameter respectively. The internal temperature of specimens during the quenching process was measured by C-A sheathed thermocouple. The heat fluxes were numerically calculated by the numerical method of inverse heat conduction problem, using the measured inner temperature of specimen as a boundary condition. In case of ${\Delta}T_{sub}=80K$, $q_{s}$ is as follows $q_{s}=2.02{\times}10^{5}{\Delta}T_{set}^{0.05}:{\Delta}T_{set}\le500K.$ And the numerical analysis of unsteady heat conduction during the quenching process was made and the cooling curves were calculated by TDMA method.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.145.2-145.2
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• 2011

메탄 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물분자들의 격자구조에 메탄가스분자가 포획되어 수소결합으로 형성되는 외관상 얼음과 비슷한 결정성 화합물이다. $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 표준상태에서 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해되며, $-10^{\circ}C{\sim}-20^{\circ}C$의 온도에서는 하이드레이트 입자표면에서 생성되는 얼음막으로 인하여 상압에서도 안정하게 존재하는 자기보존 효과를 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특징을 천연가스 수송 및 저장의 방법으로 이용할 경우 $-162^{\circ}C$의 초저온을 만들고 유지시키기 위하여 고가의 설비를 필요로 하는 기존의 LNG 수송방법을 대체할 수 있다. 특히 연간 천연가스 소비량을 0.4 ~ 1.0 million ton으로 가정했을 때, 하이드레이트 수송방법은 LNG 수송에 비해 18 ~ 25% 정도의 비용을 절약할 수 있는 경제적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하이드레이트를 인공적으로 제조할 경우 물분자와 가스분자의 반응율이 낮기 때문에 하이드레이트가 생성되기까지 많은 시간이 소요되며, 하이드레이트에 포획되는 가스분자의 양도 적다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 물질인 천연 제올라이트와 제올라이트 13X를 이용하여 제올라이트 혼합유체를 제조하였으며, 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 하이드레이트 생성 시 천연 제올라이트와 제올라이트 13X 모두 0.01 wt%의 혼합비율에서 가장 좋은 효과를 나타내었으며, 하이드레이트에 포획된 가스의 양은 같은 과냉도 조건에서 천연제올라이트와 제올라이트 13X 혼합유체를 이용하여 하이드레이트를 생성 시켰을 때, 증류수보다 각각 4배, 5배 높음을 보였다. 또한 낮은 과냉도에서 하이드레이트 생성 시 제올라이트, 제올라이트13X 혼합유체에서 하이드레이트 생성시간이 증류수에서 하이드레이트를 생성시킬 때보다 빨라짐을 확인하였다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2003.04a
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• pp.1512-1517
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• 2003

Augmentation of CHF by ultrasonic is experimentally studied under subcooling pool boiling condition. Experiment is carried out for downward-facing plate with and without the ultrasonic. The working fluid is distilled water. Experimental apparatus is composed of a bath, power supply, test section, ultrasonic generator, DAQ system. Experiment is performed with the subcooling temperature of $5^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, $40^{\circ}C$ and the inclined angle of $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $45^{\circ}$, 90. From the experimental results, it is found that ultrasonic effect enhances CHF of the downward-facing plate. As increasing the degree of subcooling, the rate of CHF increase is enhanced. As increasing the inclined angle, the rate of CHF increase decreases. Also, we can see that the heat transfer mechanism of CHF augmentation is closely connected with the dynamic behavior of bubble generation and departure.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.4
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• pp.400-409
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• 2007

Morphology of methane/propane clathrate hydrate crystal was investigated under different undercooling conditions. After the water pressurized with compound guest gas was fully saturated by agitation, medium within the vessel was rapidly undercooled and maintained at the constant temperature while the visual observations using microscope revealed detailed features of subsequent crystal nucleation, migration, growth and interference occurring within liquid pool. The growth of hydrate was always initiated with film formations at the bounding surface between bulk gas and liquid regions under all tested experimental conditions. Then a number of small crystals ascended, some of which settled beneath the hydrate film. When undercooling was relatively small, some of the settled crystals slowly grew into faceted columns. As the undercooling increased, the downward growth of crystals underneath the hydrate film became dendritic and occurred with greater rate and with finer arm spacing. The shapes of the floating crystals within liquid pool were diverse and included octahedron and triangular or hexagonal platelet. When the undercooling was small, the octahedral crystals were found dominant. As the undercooling increased, the shape of the floating crystals also became dendritic. The detailed growth characteristics of floating crystals are reported focused on the influences caused by undercooling and memory effect.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.218.1-218.1
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• 2010

천연가스를 대체하며 21세기 신 에너지원으로 기대되고 있는 메탄 하이드레이트가 주목을 받게된 것은 1930년대 시베리아의 화학 플랜트에서 고압의 천연가스 수송용 파이프라인이 막히는 사고가 빈번하게 발생하여 그 원인을 조사한 결과, 파이프 내에서 가스와 물이 결합하여 하이드레이트를 형성하고, 그것이 파이프의 내벽에 부착되어 파이프를 막고 있다는 것으로 밝혀지면서 천연가스 하이드레이트가 주목을 받게 되었다. 또한 메탄 하이드레이트의 경우 46개의 물분자에 8개의 메탄가스 분자가 포획된 구조로, 그 분자식은 $CH_4{\cdot}5.75H_2O$이다. 따라서 메탄가스와 물의 이론적 용량비가 216:1로써, 표준상태에서 $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 만약 이와 같은 특징을 역으로 이용할 경우 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 물에 포집시켜 인공적으로 하이드레이트를 제조할 수 있기 때문에 천연가스 수송 및 저장의 수단으로써 그 중요성이 커지고 있으며, 액화수송보다 18-24%의 비용절감이 이루어진다고 보고하였다. 그러나 인공적으로 메탄 하이드레이트를 제조할 경우 가스 포집율의 예측이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 동일한 조건에서 메탄 하이드레이트 형성의 반복성 실험을 10회 수행한 결과 과냉도가 클수록 최대최소차이가 줄었고 또한 교반을 시킬 경우도 최대최소차이가 줄어 들었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.17 no.5
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• pp.1313-1320
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• 1993

Flow patterns inside the riser section and the effects of the heater inlet-and exit-restrictions, liquid charging level and the heater inlet subcooling on the flow characteristics inside an open two-phase natural circulation loop were studied experimentally. Three basic circulation modes were observed ; periodic circulation (A)(flow oscillations with incubation(no boiling) period), continuous circulations(stable operation mode with no flow oscillations), and periodic circulation (B) (flow oscillations with continuous boiling). The circulation rate increases and then decreases with the increase of the heating rate and the maximum circulation rate appears with the continuous circulation mode. The decrease of the inlet-restriction or the increase of the exitrestriction destabilizes the system. When the liquid charging level or the inlet subcooling decreases, the continuous circulation mode starts at the lower heating rate and the system is stabilized.