• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.516-521
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• 2014

고점성이며 낮은 표면장력 매체로 구성된 기포탑에서 축방향 국부 열전달 계수와 총괄 열전달 계수에 대해 고찰하였다. 기체공탑유속(0.02~0.10 m/s), 액체 점도($0.1{\sim}0.3Pa{\cdot}s$) 그리고 액체 표면장력($66.1{\sim}72.9{\times}10^{-3}N/m$)이 국부 및 총괄 열전달 계수에 미치는 영향을 검토하였다. 열전달 영역은 기포탑 내부 열원과 기포탑 간의 열전달계로 구성하였다. 즉, 기포탑의 중앙에 수직 열원을 설치하여 내부 열원으로 하였다. 열전달 계수는 주어진 운전조건에서 열원에 제공되는 열량과 내부 열원과 기포탑 간의 온도차를 연속적으로 측정하여 결정하였다. 국부 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 기체 분산판으로 부터의 축방향 거리가 증가함에 따라, 액체의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액상의 점도와 표면장력이 증가함에 따라서는 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속, 액상의 점도와 표면장력의 함수로 상관계수 0.91의 상관식을 얻을 수 있었으며 넛셀 수, 레이놀즈 수, 플란틀 수 그리고 웨버 수의 함수로 상관계수 0.92의 상관식으로 나타낼 수 있었다. $$h=2502U^{0.236}_{G}{\mu}^{-0.250}_{L}{\sigma}^{-0.028}_L$$ $$Nu=325Re^{0.180}Pr^{-0.067}We^{0.028}$$.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권5호
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• pp.477-485
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• 2012

수평 덕트 내 임계점부근의 유체 유동 및 열전달특성은 중력과 함께 임계영역에서의 열역학 및 전달 물성치의 많은 변화와 직접적으로 연관되어 있다. 본 연구에서는 수평 직사각 덕트 내 임계점부근의 물에 대한 대류열전달특성을 전산해석을 통하여 분석하였다. 이를 통해 국부적인 열전달계수와 유속, 온도, 그리고 물성치분포를 포함한 대류열전달특성에 대해 임계점 근접효과와 함께 비교하였다. 벽으로부터의 열전달에 따른 유체 밀도감소로 덕트 내 유동방향으로의 유속증가와 함께 유체가 액체에서 기체 같은 상태로 천이하는 형태의 유동장특성을 보여준다. 덕트의 윗면, 옆면, 그리고 아래면 각각의 국부적인 열전달계수분포에 큰 차이가 있으며 준임계점 온도부근에서 난류전달특성의 향상으로 열전달계수의 최대치에 이르게 된다. Nu 수는 덕트 내 압력과 종횡비에 영향을 받으며 임계압에 가까워질수록 최대 Nu 수는 급격히 증가하게 된다. 이와 함께 기존의 열전달상관식을 통한 결과와 예측된 Nu 수 분포를 비교하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제12권4호
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• pp.39-45
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• 2008

본 연구는 두 개의 경사진 다공 배플이 설치된 사각채널에서 국부 열전달향상 특성을 조사하였다. 채널은 19.8cm(W)$\times$4cm(H)의 단면적을 가지며 형상계수는 4.95이며 수력직경은 6.66cm이다. 4종류의 배플을 취급하였다. 가열 시험부에 동일한 크기, 경사각, 구멍형태의 경사 배플을 설치하였다. 경사 배플은 모두 19.8 cm의 폭, $2.55cm\times2.55cm$의 정 다이아몬드 형 구멍, 그리고 So의 경사각을 갖는다. 레이놀즈 수 범위는 23,000에서 57,000까지이다. 배플의 구멍의 수가 열전달 향상에 중요한 역할을 하였으며 구멍이 3개 인(baffle type II)가 가장 우수한 열전달 향상을 보였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1997년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.114-121
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• 1997

회전 열파이프의 열전달 성능은 액막 두께 및 증발부로 귀환되는 응축 액막 유동율에 의해 결정된다. 그 동안 응축액 유동율을 촉진시키기 위하여 용기 내벽에 groove, 테이퍼 및 나선형 코일을 삽입하여 유동율을 높이는 방법들이 연구되었다. 본 연구도 회전 열파이프의 내부 관벽 구조에 관한 것으로써 삼각 단면을 갖는 회전 열파이프의 열전달 특성을 파악하고자 하였다. 삼각 단면을 갖는 회전 열파이프는 고속 회전 영역에서 모서리 부분으로 액막이 집중되어 관 내벽에 형성되는 액막 두께를 줄일 수 있으나 증발부에서 국부적인 과열이 발생되어 불안정한 작동 상태를 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 개선방안으로 증발부에 부분적으로 원형관을 접합하였으며, 그 결과 dry-out의 억제와 함께 삼각 유동 단면에 의한 액막 두께 감소 효과를 볼 수 있었다. 회전체 발열부 냉각에 적용시키기 위해서는 앞으로 최적의 기하학적 형상에 따른 충전율 및 액막에서의 열전달에 대한 정량적인 해석 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권6호
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• pp.609-613
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• 2015

축방향 거리에 따라 확대되는 정사각 채널에서 발달된 난류유동의 국부 난류 열전달과 압력강하를 실험적으로 조사하였다. 정사각 확대채널에 한 면에만 높이가 10 mm인 리브를 설치하였다. 리브의 충돌 각은 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$ 그리고 $90^{\circ}$로 한 벽면에 만 설치하였다. 레이놀즈수가 22,000~79,000의 범위에서 실험을 수행하였다. 연구 결과 $45^{\circ}$의 리브 충돌각이 가장 우수한 열전달 성능을 보였다.

• 동력기계공학회지
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• 제15권3호
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• pp.31-37
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• 2011

직조 금속 스크린 리브(rib) 이 바닥에 설치된 사각 덕트에서 열전달과 유체유동의 압력강하를 측정하기 위해 실험적 연구를 수행하였다. 시험부의 치수는 200 mm(W) ${\times}$ 40 mm(H) ${\times}$ 712 mm(L)이고 수력직경은 66.6 mm이다. 입구영역에는 1.72m 길이의 가열되지 않은 동일한 치수의 채널을 설치하였다. 메쉬가 다른 4가지의 직조금속 스크린 리브에 대해 측정하였다. 그리고 비교를 위해 일체형 리브에 대해서도 측정하였다. 국부 열전달 계수의 측정에는 스테인레스 강제 포일(foil) 히터와 T형 열전대률 이용하였다. 레이놀즈 수는 23,000에서 58,000의 범위이다. 덕트의 수력직경($D_h$)에 대한 직조 금속 리브의 높이(e)의 비($e/D_h$)는 0.075 이고 리브 간격(p)과 높이의 비(p/e)는 10이다. 실험 결과 메쉬가 없는 일체형 리입에서 가장 누셀트 수와 마찰계수가 컷다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.21-27
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• 2014

수직평판의 거칠기에 따른 자연대류 열전달의 변화를 실험적으로 측정하였다. 열전달 실험을 대신하여 유사성에 기초한 물질전달로 모사하여 실험을 수행하였다. 또한 국부적인 열전달률을 알기위해 Piecewise electrode를 채택하였다. Pr수는 2,014 그리고 높이(L)는 0.154m로 고정하고 매끈한 수직평판에 대해 실험을 수행한 결과 Le Fevre의 수직평판 상관식과 거의 일치하였다. 거칠기 정도를 $0.5R_z{\mu}m{\sim}14.1R_z{\mu}m$로 변화시켰을 때 $Nu_L$수는 거칠기 정도가 커지면서 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과는 간단한 상관식으로 정리하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1294-1303
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• 1993

본 논문은 Lee의 평행평판 채널내의 난류유동 모델을 사용하여 비대칭적 경계 를 갖는 이중관내 거칠기 표면위에서의 흐름을 취급하였다. 해석에서 표면거칠기는 속도 형상에 단지 국부적으로 영향을 미친다고 가정하여 한쪽 면에서만 사각형 거칠기 요소를 가진 평행관 사이의 유동에 관해 이미 얻은 실험 관계식을 이용하였다. 거칠 기의 합성효과는 압력손실 증가에 대한 열전달 증가에 대해 거친관과 매끈한 관의 경우를 비교한 값에 의하여 알수 있었다.그러므로, 전체적 효율측면에서 유리하게 열전달률을 증가시킬수 있는 이중관내의 바람직한 인공의 거칠기형태(P/.epsilon., S/.epsilon.,.alpha., etc.)를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.607-618
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• 2014

초임계 $CO_2$의 수직상향유동에서의 난류열전달에 관한 실험적연구가 내경 4.5 mm의 원형관에서 수행되었다. 실험범위는 유체평균온도 $29-115^{\circ}C$, 압력 74.6 - 102.6 bar, 국부 벽면 열유속 $38-234kW/m^2$ 그리고 질량유속 $208-874kg/m^2s$였다. 중간정도의 벽면 열유속 및 낮은 질량유속에서 벽면온도는 확연한 최대점을 나타냈다. 열전달에 대한 부력 및 유동가속의 영향을 살펴보기 위하여 실험 및 참조상관식(Kranoshchekov and Protopopov)에서 획득된 Nusselt 수의 비를 부력 및 유동가속을 나타내는 변수인 $Bo^*$ 및 $q^+$를 이용하여 분석하였다. 이 분석을 통해 유동가속 변수인 $q^+$는 실험에서의 열전달 현상을 적절히 표현할 수 있는 변수라는 것을 확인할 수 있었다. 마지막으로 초임계 유체의 수직상향 유동에서의 새로운 열전달 상관식이 개발되었으며, 이 상관식은 ${\pm}30%$의 오차범위에서 실험데이터를 잘 예측하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.783-789
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• 2012

본 연구에서는 나선형 튜브내의 난류 열전달 및 하중 특성을 수치해석 방법을 이용하여 파악하였다. 열교환기와 같은 공학적 설비에서 관내 열전달을 향상시키기 위해 튜브의 형상을 나선형으로 설계한다. 이에 나선형 튜브내의 열전달 및 난류 특성에 대한 많은 실험적 연구가 이루어 졌으나, 대부분의 연구가 압력 강하 및 열전달 상관관계에 초점이 맞추어 진행되었다. 나선형 튜브내의 유동은 원심력에 의해 튜브 바깥쪽에서는 상대적으로 높은 열전달 및 전단응력이 발생하지만, 안쪽에서는 낮은 열전달 및 전단응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 튜브의 원주방향으로 발생하는 전단 응력 및 Nusselt 수의 변화를 Reynolds 수와 나선 코일의 지름을 변경하며 정량적으로 살펴보았다. 나선 코일 안쪽에서 국부적인 전단응력과 열전달율이 크게 낮게 특정되었으며, 이는 튜브 재질의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 마찰계수와 Nusselt 수에 대한 기존 상관관계식을 검증하였으며, 직관에서의 마찰계수와 Nusselt 수의 상관관계식이 나선형 튜브의 형상에도 적용될 수 있음을 관측하였다. 본 연구의 결과는 열교환기나 증기발생기의 안전성 평가를 위해 중요한 데이터로 활용될 수 있을 것이다.