• Journal of Biosystems Engineering
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• 제29권2호
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• pp.141-150
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• 2004

우리가 소비하는 가공 식품은 위생상 안전하도록 살균처리가 이루어진다. 식품 내에 존재할 수 있는 유해 세균은 일정 살균온도에서 살균에 필요한 시간 동안 노출되면 사멸하며, 일반적으로 살균온도가 높을수록 살균에 필요한 시간은 단축된다. 연속살균장치는 혼합 및 저장탱크에 담겨진 식품을 점프로 이동시키면서 가열 열교환기에서 살균온도로 가열하고 단열관을 거치는 동안 살균온도를 유지시켜 살균을 완료한다. 또한 살균된 식품은 냉각용 열교환기에서 상온으로 냉각되며 이 과정에서 회수되는 열은 저장탱크에서 유입되는 식품의 예열에 사용되어 에너지 효율을 제고하는데 사용되기도 한다. 이와 같이 관을 이동하면서 가열되는 살균장치는 기존의 배치식 살균방법에 비하여 균일하게 가열이 이루어지므로 130C의 고온으로 살균할 수 있어서 살균에 필요한 시간을 수초에서 수십초 정도로 단축시킬 수가 있고 그에 따라 열손상을 크게 줄일 수 있다. 또한, 상온으로 냉각된 식품을 포장함으로써 저렴한 가격의 포장용기를 사용할 수 있고 상온에서 저장할 수 있으므로 저장비용이 저렴한 장점이 있다. 그러나, 가공식품에 고기나 야채와 같은 고체 상태의 식품이 함유된 경우에는 액상 식품이 열 교환기에서 순간 가열되며, 고상 식품은 액상식품과의 대류에 의한 열전달로 가열된다. 이 과정에서 고상식품은 이동관 내벽이나 다른 고상식품과 부딪치거나 회전하면서 이동관 내부에서 자유롭게 운동하게 된다. 이 과정에서 액상식품과의 상대이동 속도가 발생하여 이것이 대류열전달에 영향을 미치게 된다. 이 상대이동속도에 따른 대류 열전달계수는 고상식품의 내부온도 결정에 사용되는 연속살균장치의 중요한 설계인자이다. 대류열전달계수는 연속살균장치에서 자유로이 이동하는 고상식품의 중심부의 온도를 측정하여 결정할 수 있으나 이는 현실적으로 어렵다. 따라서 본 연구에서는 고정된 고상식품에 액상식품을 이동시켜 상대속도를 재현하고 액상식품의 온도와 고상식품의 중심온도를 측정하는 장치를 개발하였으며, 각 상대속도와 액상식품의 점도 별 대류열전달계수를 결정하는 프로그램을 유한차분법을 이용하여 개발하였다. 이 장치를 분당 15, 30, 40 리터의 유량에서 유체의 점도를 0에서 15 centipoise 사이의 세 수준에서 정육면체 소고기를 모델 고상식품으로 내부 온도분포를 측정하였으며, 유한차분법 프로그램으로 대류열전달계수를 결정하였다. 대류열전달계수는 792에서 2,107 W/m$^2$로 분석되었다. 대류열전달 계수는 액상식품과의 상대속도가 증가함에 따라서 증가하였고, 점도가 증가함에 따라서는 감소하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.223-237
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• 2010

본 연구에서는 화재에 의한 콘크리트의 단면손실과 역학적 특성을 저하하는 주요 요인 가운데 온도증가율, 즉 초기가열구배를 변화시키면서 모의화재실험을 수행하였다. 그리고 수행된 모의화재실험에서 관찰된 단면손실을 모사하기 위하여 요소제거모델을 활용한 유한요소해석법에 의해 열전달해석을 수행하였다. 이때 모의화재실험결과와 수치해석결과가 가장 일치하는 대류열전달계수를 반복적인 해석과정을 통해 도출하였다 이상의 과정으로부터 얻어진 초기가열구배에 따른 대류열전달계수의 변화를 조사한 결과, 각 초기가열구배별 대류열전달계수의 변화는 분수함수 형태로 근사시킬 수 있었다. 최종적으로 모의화재실험으로부터 도출된 초기가열구배별 대류열전달계수의 변화 결과를 내삽하여 다양한 초기가열구배에 따른 화재경과시간별 대류열전달계수의 변화를 추정할 수 있는 수식을 함께 제시하였다.

• 태양에너지
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• 제18권1호
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• pp.91-98
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• 1998

밑면이 가열되고 다양한 격판을 가진 실내공간에서의 혼합대류 열전달을 유한체적법을 사용하여 연구하였다. 본 연구에서 사용된 변수는 50$\overline{Nu}=\overline{Nu_n}{\cdot}(1+c(Re/Gr^{1/2})^d)$로 나타낼 수 있다. 여기서 $\overline{Nu_n}$는 순수 자연대류를 나타낸다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제4권2호
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• pp.25-31
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• 1979

본연구는 건조에 필요한 열과 공기를 열원으로부터의 자연대류만에 의존하는 간역화력건조기의 성능향상을 도모하기 위하여 실시되었으며 옥수수를 대상으로 모형실험을 통하여 분석한 결과는 다음과 같이 요약된다. 1. 건조기 화구의 공기열입구의 크기는 송풍량에 영향을 미치며 공기의 유입속도가 16m/min 이하가 되도록 충분히 만들어야 한다. 2. 곡물층을 통과하는 송풍량은 곡물층의 두께가 클수록 증가하며 송풍량과 곡물층 두께와의 관계는다음식으로 나타났다. $q=CD^{-k}$ 3. 송풍량은 실험범위내에서는 열원으로부터 곡물층의 높이와 가열공기의 온도상승에 따라 각각 직선적으로 증가하였다. 4. 송풍량은 곡물층의 두께, 열원으로부터의 곡물의 높이 및 가열공기의 온도상승에 의하여 옥수수층의 경우 다음과 같이 추정될 수 있다. $ q=0.00265H(\Delta T) D^{-0.76}$ 5. 바람이 송풍량에 미치는 영향은 매우 커서 8km/hr의 풍속을 가진 바람이 유입구측으로부터 볼 때 송풍량은 바람이 없을 때보다 무려 5배나 증가하였다. 6. 건조실의 전후방간의 가열공기의 온도차이는 열원으로부터 곡물층의 높이가 낮을수록 증가하였으며 이 현상은 바람이 불 때 더욱 현저하게 나타났다. 7. 건조기의 벽면을 통한 열손실은 열원으로부터 곡물층의 높이와 가열공기의 온도상승에 따라 각각 직선적으로 증가하였다.

• 태양에너지
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• 제12권3호
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• pp.60-69
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• 1992

본 연구에서는 고-액 상변화 시의 잠열을 이용한 축열방법 중에서 고상파라핀을 충전한 수직원관의 관벽을 가열하여 축열하는 경우에 대하여 관 내에서 일어나는 열전달 특성과 축열속도를 이론적으로 해석하였다. 액상에서는 자연대류를 고려하였고 고상에서는 순수 열전도 모델을 사용하였다. 고상파라핀의 초기온도와 관벽의 가열온도 그리고 관의 형상비가 축열속도에 미치는 영향을 알아보았으며, 전체 열전달과정을 순수열전도 모델로 해석하여 자연대류가 축열에 미치는 영향을 고찰하였다. 용융초기에는 관벽과 고액경계면의 영향으로 자연대류에 의한 유동은 장애를 받으나, 40% 정도의 용융이 진행된 후 부터는 내부 액상에서의 자연대류가 활발히 일어나고, 용융중기로 갈수록 관의 상부에 뜨거운 액상층이 축적되므로 자연대류는 소멸하게 된다. 전체적인 융용속도는 순수열전도에 의한 용융속도보다 빨라지게 된다. 관벽의 가열온도와 형상비가 증가할수록 관 내에서의 자연대류가 활발하게 일어나므로 용융속도는 빨라지며, 형상비가 클수록 상하부 간에 불균등한 용융이 일어난다. 고상의 초기온도는 초기의 용융속도에 큰 영향을 미치고 용융이 진행될수록 그 효과는 줄어든다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.1774-1780
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• 1991

본 연구에서는 유한 길이를 갖는 수직 덕트내 공기 유동의 속도 분포를 LDV를 사용하여 측정하며 유동 특성에 미치는 가열정도, 덕트간격 및 입구소도등의 영향을 보고하고자 한다. 또한 속도분포, 온도분포 및 열전달에 미치는 부력의 영향을 수치 적으로 예측하여 그 타당성을 검증하고자 한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제8권5호
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• pp.498-504
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• 1984

가열된 곡면에 의한 자연대류에서는 유동의 박리현상이 존재하지 않음이 알려져 있다. 이에 반해 날카로운 모서리를 갖는 가열된 정방형 수평실린더에 의한 자연대류에서는 그라소프 수가 4.66*$10^{4}$ 전후로 부착 혹은 박리현상이 윗쪽 양 모서리 부근에서 일어남을 광학간섭 계(Mach Zehnder Inter-ferometer)를 이용하여 온도장을 가시화하고 이를 이용하여 좌우 대칭 선상에서의 속도분포를 간단한 대수적인 방법으로 구하여 수평정방형 윗쪽 수평면 위에 유동의 박리현상을 시사하는 "쌍동이 소용돌이"의 존재를 입증하였고, 이에 의해 온도역전현상과 평균 열전달량의 급격한 증가를 설명 할 수 있다.설명 할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제22권6호
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• pp.844-853
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• 1998

Natural and forced convection experiments were carried out in order to investigate the effects of channel spacing gap between protrusions and number of rows of protrusion, In natural convection the optimum channel spacing was found to be approximately 20mm regardless of the protrusion gaps. For optimum channel spacing the heat transfer coefficients were converged to an asymptotic value after the fourth row. The heat transfer coefficient for each row approaches to constant values for protrusion gaps larger than 10 mm. An experimental correlation has been suggested by using a modified Rayleigh number based on the dimensionless characteristic length(G/L). In forced convec-tion the heat transfer coefficients were not merged to an asymptote until the fifty row and increases as the channel spacing at the constant Reynolds number decreases.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권3호
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• pp.450-458
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• 2000

This study deals with the unsteady close-contact melting of solid blocks on a flat surface subject to convective heating. Normalizing the model equations in reference to the steady solution successfully leads them to cover constant heat flux and isothermal limits at small and large extremes of the Biot number, respectively. The resulting equations admit a compactly expressed analytical solution, which includes the previous solutions as a subset. Based on the steady solution, the characteristics of close-contact melting can be categorized into constant heat flux, transition, and isothermal regimes, the boundaries of which appear to be nearly independent of the contact force. The unsteady solutions corresponding to Biot numbers in the transition regime show intermediate behaviors between those of the two limits. With a proper approximation, the present solution procedure can cope with the case of variable fluid temperature and heat transfer coefficient. Regardless of imposed conditions, the mean normalized Nusselt number during the unsteady process asymptotically approaches to a constant value as the Biot number comes close to each limit.

• 한국추진공학회지
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• 제10권3호
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• pp.90-98
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• 2006

재생냉각 시스템의 냉각제로 사용하는 탄화수소계열 연료인 Jet A-1의 냉각특성과 강제대류 열전달 특성을 파악하기 위해 가열된 직선 튜브를 제작하였다. 냉각제의 입, 출구온도와 튜브의 외벽 온도를 측정하여 강제대류 열전달 특성을 고찰하였다. 결과를 통하여 Jet A-1을 사용한 경우에는 일정 유동조건에 대하여 burnout이 발생하는 최초의 벽 온도를 결정함으로써 냉각제가 수용할 수 있는 최대 열유속을 확인하였다. 냉각제의 유속과 입구온도가 대류열전달 특성에 직접적인 영향을 주는 인자임을 확인하였다.