• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.554-560
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• 2021

크러드는 원자력 발전소 운전 시 핵연료 표면에 침적되는 철-니켈-크롬 등의 금속 산화물로 이루어진 다공성 물질이다. 그 두께는 수십 ㎛ 수준이다. 발전소의 냉각재상실사고 시 크러드 층은 핵연료-냉각수 열전달에 영향을 미치게 되어 원전 안전성 측면에서 그 영향을 살펴보는 것이 중요하다. 일반적으로 크러드는 열저항으로 인하여 핵연료 온도를 높이는 부정적 효과가 있는 것으로 알려져 있었다. 그 이유는 크러드에 의하여 핵비등, 최소막비등온도, 단상증기 열전달, 임계열유속, 막비등 열전달 등 2상유동 열전달 특성을 고려하지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 다공성 크러드 물질의 물성치를 모델링하고 이를 국내 원전안전해석 코드인 SPACE에 탑재하였다. 크러드는 다공성 고체 물질이고 표면이 거칠기 때문에 최소막비등온도와 단상증기 열전달이 증가할 것으로 예상된다. 이에 최소막비등온도와 단상증기 열전달이 최대 피복재 온도 및 급냉에 미치는 영향을 평가하였다. 시험 계산은 기존 FLECHT-SEASET 재관수 실험 장치에 기반으로 수행되었다. 계산결과 최소막비등온도가 상승하여 급냉시간이 줄어들었다. 단상증기 열전달의 경우 약 20% 증가할 때까지는 최대 피복재 온도가 하강하였다. 크러드 층이 원전 안정성 측면에서 긍정적인 효과가 있음을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제14권3호
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• pp.231-239
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• 2002

Experiments on the single phase cooling heat transfer and pressure drop with microfin tubes were performed using water as a test fluid. Experimental data were obtained in the range of Reynolds number 3000 ~40000 and Prandtl number 4-6. The data of microfin tubes presented the characteristics of rough surface tube in pressure drop and heat transfer Experimental data were compared with the heat transfer and friction factor correlations of smooth tubes. Heat transfer enhancements of microfin tubes were lower than pressure drop penalty factors. The helix angle is more significant parameter in both of the pressure drop and heat transfer than the relative roughness. The correlations of Nusselt number and friction factor were suggested for the tested microfin tubes. Maximum deviations between correlations and experimental data were within $\pm15$% for Nusselt number and $\pm10$% for friction factor.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.891-896
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• 2011

본 연구에서는 사각 마이크로 채널의 열전달 특성을 연구하기 위한 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 시료의 채널 수력직경은 $700{\mu}m$이며, 채널의 개수는 20개이다. 작동유체는 물이며, 작동유체의 입구 온도는 $20^{\circ}C$ 이다. 실험 변수는 Reynolds 수 400 ~ 800 및 열 유속 35 ~ 85 kW/$m^2$ 이다. 결과로, Reynolds 수가 큰 경우일수록 대류 열전달 계수가 증가하는 것으로 나타났으며, 열적으로 완전히 발달 된 영역에 대하여 대류 열전달 계수는 약 4.6 ~ 6.4 kW/$m^2^{\circ}C$로 나타났다. 또한, 사각 마이크로 채널에서의 열적 입구길이는 Reynolds 수가 커지는 경우일수록 길어지는 것을 알 수 있었으나, 열 유속의 변화는 입구길이에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로 완전히 발달된 유동영역에 대하여 사각 마이크로 채널의 열적 특성을 나타내기 위한 Nusselt 수 상관식을 제안하였다.

• 설비공학논문집
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• 제20권12호
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• pp.795-801
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• 2008

An experimental study has been performed on the single phase flow and convective heat transfer in trapezoidal microchannels. The microchannel was about $270{\mu}m$ wide, $800{\mu}m$ deep. and 7 mm long, which might ensure hydrodynamically fully-developed laminar flow at a low Reynolds number. The experiments were conducted with R1l3 and water, with the Reynolds number ranging from approximately 30 to 5000 for friction factor and 30 to 700 for the Nusselt number. Friction factors in laminar are found to be in good agreement with the predictions of existing correlation suggesting that a conventional analysis approach can be employed in predicting flow friction behavior in microchannels. However turbulent friction factors are hardly predictable by the existing correlations. The experimental results show that the Nusselt number is not a constant but increases almost linearly with the Reynolds number even the flow is fully developed (Re < 100). The dependence of the Nusslet number on the Reynolds number is contradictory to the conventional theory. At a Reynolds number greater than 100, the Nusselt number increases slowly with the Reynolds number, where thennally developing flow is responsible for the increase of the Nusselt number with the Reynolds number.

• 설비공학논문집
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• 제26권11호
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• pp.522-528
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• 2014

This experimental study measured and analyzed the heat transfer and pressure drop performance of brazed plate heat exchangers. Heat exchangers with different plate numbers of 10, 20, 30, and 40 were used for measurement, and their plate pattern was identical. The experiment was performed with distilled water, by changing the hot-side flow rate, with the cold-side flow rate fixed. The experimental results were compared with the calculated values by correlations based on gasketed plate heat exchangers, and showed that the heat transfer performance and pressure drop of brazed plated heat exchangers were higher than those of gasketed plate heat exchangers. From the variation of the friction factor, it could be inferred that in the flow channels of brazed plate heat exchangers, turbulent flow occurred at Reynolds numbers higher than 500. A new correlation to predict the Nusselt number was developed, and its absolute average deviation was 2.62%, compared with the values from the experimental data.

• 동력기계공학회지
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• 제3권4호
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• pp.22-27
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• 1999

Single phase heat transfer coefficients were measured for turbulent water flow in a plate & shell heat exchangers by using Wilson plot method. An experiment for counterflow heat exchange between the plate and shell was performed. The shell side heat transfer resistance was varied and the overall heat transfer coefficients were measured. The single-phase heat transfer coefficients in a plate side were obtained by Wilson plot method. Single-phase heat transfer correlations based on projected heat transfer area have been proposed for a plate & shell heat exchanger.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권4호
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• pp.376-382
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• 2014

본 연구의 목적은 물에 대한 판형열교환기의 설계프로그램 개발을 위해 응축열전달계수 및 압력강하에 관한 상관식을 확보하는 것이다. 저온측의 단상유동에 관해서는 Ko의 상관식을 사용하였으며 고온측의 응축이 발생하는 이상유동에 대해서는 Annaiev의 상관식과 Lockhart 모델을 적용하여 알고리즘을 제시하였다. 판형열교환기의 운전가능한 범위내에서 상관식의 오차는 상용코드와 비교시 20%이내를 나타냈다.

• 태양에너지
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• 제13권2_3호
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• pp.91-106
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• 1993

유동층을 열교환기에 응용하기 위한 시도로 알루미나 입자를 유동입자로 하는 수직 이중관식 유동층형 열교환기에서 내관으로 평활관과 핀관(종형핀)을 사용하는 경우에 각각의 열전달효과를 비교, 검토하였다. 본 실험에서는 평균직경이 $0.41{\sim}0.77mm$ 범위의 4종의 알루미나 입자를 사용하였으며, 초기충진높이는 50mm($H_o/H=0.083$)에서 250mm($H_o/H=0.417$)의 범위로 하였다. 입자의 크기와 초기 충진높이 및 유동화속도가 열전달계수에 미치는 영향을 검토하고, 단상강제대류형 열교환기와 열전달효과를 비교한 결과, 평활관을 사용하는 경우에는 7.8배, 핀관을 사용하는 경우에는 12.9배의 전열증진효과가 있었다. 또 유동층에서는 유동화속도가 증가함에 따라 열전달계수는 최대값을 보인후 다시 감소하는데, 이때의 Nu수 및 Re수와 Ar수의 무차원 관계식을 구하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1466-1473
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• 2012

소프트 아이스크림은 환형 증발부의 외측에서 증발하는 R-404A에 의해 형성된 얼음을 스크레이퍼로 깍아내어 제조된다. 본 연구에서는 소프트 아이스크림 증발기의 냉매 측 및 아이스크림 측 열전달계수를 도출하였다. 실험 결과 환형부 내 냉매 유동은 격막에 의해 매우 복잡한 양상을 보이고 열전달계수도 위치에 따라 현저히 달랐다. 즉, 유입위치의 열전달 계수가 다른 부분에 비하여 낮게 나타났다. 냉매측 평균 열전달계수는 열유속의 증가에 따라 또한 포화온도의 감소에 따라 증가하였다. 열유속과 포화온도를 변수로 하여 평균 열전달계수를 예측하는 상관식을 도출하였다. 아이스크림 측 열전달계수는 연속적으로 진동하였다. 이는 스크레이퍼에 의해 관벽의 얼음이 주기적으로 탈착되기 때문으로 판단된다. 아이스크림 원액의 단상 열전달계수는 냉각 기간 중 150 W/$m^2K$에서 250 W/$m^2K$로 증가하였다. 아이스크림 제조 시 열전달계수는 대략 280 W/$m^2K$로 나타났다.

• 설비공학논문집
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• 제12권4호
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• pp.422-429
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• 2000

Plate and shell heat exchanger(P&SHE) is widely applied as evaporators or condensers in the refrigeration and air conditioning systems for their high efficiency and compactness. In order to set up the database for the design of the P&SHE, heat transfer and pressure drop characteristics for single phase flow of water in a plate & shell heat exchanger are experimentally investigated in this study. Single phase heat transfer coefficients were measured for turbulent water flow in a plate and shell heat exchangers by Wilson plot method. The shell side heat transfer resistance was varied and the overall heat transfer coefficients were measured. The single-phase heat transfer coefficients in a plate side were obtained by Wilson plot method. Single-phase heat transfer correlations based on projected heat transfer area and friction factor correlations have been proposed for single phase flow in a plate and shell heat exchanger.