• 대한기계학회논문집B
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• 제34권5호
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• pp.515-522
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• 2010

본 연구의 목적은 무착상 조건에서 나선형 원형핀-튜브 열교환기의 형상변수에 따른 열전달특성을 고찰하고 평판 사각핀-튜브 열교환기와 열전달성능을 비교하는 것이다. 나선형 원형핀-튜브 열교환기는 Lfoot 길이 2.7 mm 에서 열전달계수가 최대로 나타났으며, 공기측 열전달계수는 튜브열수가 2 열에서 5 열로 증가하면서 평균 10% 감소하였고 핀피치가 5 mm 에서 10 mm 로 증가하면서 평균 17.5% 증가하였다. 모든 풍량조건에서 나선형 원형핀-튜브 열교환기의 튜브피치 30 mm 가 35 mm 보다 열전달량이 평균 5.1% 높게 나타났고 튜브두께 0.5 mm 가 0.7 mm 보다 열전달량이 평균 4.1% 높게 나타났다. 나선형 원형핀-튜브 열교환기의 열전달계수가 평판 사각핀-튜브 열교환기에 비하여 평균 24.3% 정도 높게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.205-212
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• 2013

본 연구는 평판 핀-튜브 증발기와 나선형 핀-튜브 증발기를 적용한 가정용 냉장고의 성능특성 비교를 통하여 기존에 사용하고 있는 핀-튜브 증발기를 나선형 핀-튜브 증발기로 대체할 수 있는 가능성을 고찰하는데 그 목적이 있다. 실험은 2단 15열의 평판 핀-튜브 증발기와 2단 15열에서 2단 11열까지 열 수를 단계적으로 감소시킨 3종류의 나선형 핀-튜브 증발기를 실제 냉장고에 적용하여 수행하였다. 핀-튜브 증발기의 열 수가 감소할수록 냉동시스템의 최적 냉매 충전량은 감소하였으며, 2단 13열과 2단 11열의 나선형 핀-튜브 증발기를 장착한 냉장고의 소비전력은 기존 2단 15열의 평판 핀-튜브 증발기를 적용한 냉장고 대비 각각 1.5%와 2.8% 감소하였다. 또한 내착상 실험결과 나선형 핀-튜브 증발기가 기존 평판 핀-튜브 증발기와 비교하여 같은 착상조건에서 3~7% 향상된 냉각능력을 보였다. 냉각속도 실험에서는 모든 증발기는 동등수준의 성능을 나타내었다.

• 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.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.327-335
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• 2004

본 연구에서는 가동중인 원자력발전소의 이물질에 의한 프레팅 마모 특성을 평가하였다. 다양한 조건의 나선형 튜브 고유진동수 및 모드 형상을 구하기 위하여 모드 해석을 수행하였다. 이물질에 의한 나선형 튜브의 마모율을 Archard 공식을 이용하여 계산하였고 이로부터 튜브의 잔여 수명을 예측하였으며 튜브의 진동 특성이 잔여 수명에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한 튜브에 가해지는 외압이 진동 및 프레팅 마모 특성에 미치는 영향을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.105-112
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• 2011

본 연구의 목적은 나선형 원형핀-튜브 증발기의 열전달 성능에 관하여 해석적으로 연구하는 것이다. 이를 위하여 두 가지 냉매인 R134a 와 R600a 에 대하여 냉매의 질량유량, 공기온도, 공기풍량 및 튜브직경 변화에 대하여 나선형 원형핀-튜브 증발기의 열전달 성능변화를 고찰하였다. 본 연구에서 개발된 증발기 성능해석 프로그램은 실험결과와 평균 8.3% 오차 범위 안에서 잘 예측되었다. 결과적으로, 동일한 냉매유량 범위에서 R600a 를 사용하는 경우가 R134a 를 사용하는 경우보다 더 우수한 열전달율을 나타내었다. 열전달량은 풍량 및 공기온도가 증가할수록 증가하였으나 열전달량은 튜브두께가 증가할수록 감소하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.905-910
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• 2013

열교환기의 나선형 튜브에 난류모형을 적용하여 유동해석을 수행하였다. 난류모형은 Spalart-Allmaras과 k-${\varepsilon}$이고 시뮬레이션에는 정렬격자를 적용하였다. 레이놀즈 수 영향을 규명하기 위하여 Navier-Stokes 방정식을 풀어 속도벡터, 압력, 잔차, 마찰계수를 재연하였다. 나선형튜브는 원심력을 증가하여 튜브의 바깥부분에 벽전단 응력을 크게 하였다. 열전도율과 마찰저항의 증가는 곡률에 기인하며 튜브의 내부방향으로는 벽 전단응력이 감소했다. 원심력은 유체의 에너지를 증가시켜서 바깥쪽으로 열전도율을 증가시켰고 이는 내부유동의 압력강하 및 관마찰계수가 상호 밀접한 관계가 있음을 규명하여 주었다. 본 수치결과는 검증을 위하여 타 계산에서 얻어진 마찰계수 결과와 비교하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1705-1708
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• 2003

The purpose of this study is to investigate the manufacturing technique on the U type Draw-Bending of inner grooved tube. This bending process make the U shape tube by Hair Pin Bending machine. The U type tube requires the quality of product that satisfy sufficient conditions for a heat exchanger. The mandrel components act the important roles that prevent wrinkles and keep the shape of cross section of bended tube at bending process. We performed the FEM simulation using LS-DYNA software and the bending test of inner groove tube and then, compared bending simulation with bending test results about mandrel ball diameter, mandrel position and optimal clearance between mandrel and tube.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.344-351
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• 1995

증기발생기가 원자로압력용기안에 위치한 일체형원자로의 개발을 위해서 가장먼저 개발되어야 할 요소기술은 관류형 증기발생기의 설계기술이다. 증기발생기는 기존의 상용로에서 사용되고 있는 재순환형 증기발생기와 관류형 증기발생기로 분류 할 수 있는데, U-튜브를 사용하는 재순환형 중기발생기의 경우 습분분리기와 증기건조기 등이 많은 공간을 요구하고 있고, 또한 중기발생기를 압력용기 안에 위치시킬 경우 일차측과 이차측의 냉각수 유로형태, 유동장의 안정성 등의 문제 때문에 일체형원자로에서는 관류형 증기발생기의 도입이 일반화 되어있기 때문이다. 본 연구에서는 관류형(직관 및 나선 전열관형) 증기발생기의 열수력학적 설계 및 성능분석을 위한 프로그램, ONCESG를 개발했다. 개발된 모델링 및 컴퓨터코드의 검증을 위해 외국의 관류형 중기발생기(직관형:미국/영국의 SIR, 나선형:일본의 MRX, SPWR)의 설계자료를 ONCESG프로그램을 사용해 모사한 결과와 이미 발표된 설계자료와의 비교분석을 수행했다. 모사결과 계산된 관류형 증기발생기의 열전달면적, 압력 및 온도분포가 외국의 발표된 설계자료와 잘 일치했으며, 개발된 ONCESG코드를 일체형 신형원자로의 개념설계시 다양한 목적으로 활용할 수 있음을 보였다.

• 설비공학논문집
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• 제17권6호
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• pp.529-535
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• 2005

This study experimentally examines the air-side performance of spiral finned tube heat exchangers. The effects of fin spacing, fin height, and tube alignment were investigated. Reduction of fin spacing decreased the Colburn j factor. However, the effect of fin height on the Colburn j factor was negligible. An increase of tube row decreased the Nusselt number for both staggered and in-line tube alignments. However, the decrease of the Nusselt number for the in-line tube alignment was much more significant than that of the staggered tube alignment. The average Nusselt number of the staggered tube alignment was larger than that of the in-line tube alignment by $10\%$ when the Reynolds number ranged from 300 to 1700. An empirical correlation of the Nusselt number was developed by using geometric parameters of heat exchanger and correction factors. The correction factor considered the effects of tube alignment and number of tube rows on the heat transfer. The proposed correlation yielded a mean deviation of $4\%$ from the present data.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.59-66
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• 2006

하이브리드 로켓 연료의 연소율 향상을 위한 나선형 홈이 유동 특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 난류 증가와 선회 유동 발생에 대한 수치계산을 수행하였다. 나선형 튜브의 열전달 관계식을 이용하여 여러 형상의 나선형 홈이 있는 연료의 열전달 향상을 예측하였으며 연소율 측정값과 비교하여 상호 연관성을 확인하였다. 실험 결과와 열전달 향상 예측 값은 동일한 경향을 나타내더라도 수치는 큰 차이를 나타냈는데 이것은 연료가 연소하기 위하여 기화할 때 발생하는 분출속도가 존재하기 때문이다. 분출효과를 고려하여 RANS 계산을 수행한 결과, 난류에너지는 상당히 증가한 반면 선회 수는 조금 증가하는 결과를 보여 주었다. 그럼에도 불구하고 나선형 홈에 의한 난류 증가 또는 선회유동 생성은 연소율을 증가시키는 중요한 메커니즘임이 밝혀졌다. 그러나 분출로 인하여 난류에너지가 증가되어도 열전달 향상에 기여하지 못하는 것으로 확인되었는데 이것은 분출 속도가 표면의 경계층을 밀어내어 대류 열전달이 증가되는 것을 차단하기 때문인 것으로 밝혀졌다.