• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.12 no.3
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• pp.223-237
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• 2010

The initial heating rate is well known as one of the most influencing factors on the occurrence of spalling and the loss of strength in concrete after fire initiation. In this study, a series of fire tests were carried out at different initial heating rates to find out its effects on the deterioration of tunnel structural members. Heat transfer analyses combined with an element elimination model were also carried out to verify its applicability in the same conditions as the fire tests. Moreover, the convection heat transfer coefficients compatible with fire test results were derived from parametric studies. In this course, their time-dependent variations were also analyzed at different initial heating rates. Finally, a numerical formula to estimate the heat transfer coefficients at the various initial heating rates was proposed by the interpolation of the results of numerical analyses.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.8
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• pp.725-732
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• 2013

This study examined the convective heat transfer characteristics of nanofluids flowing over a heated fine wire. Convective heat transfer coefficients were measured for four different nano-engine-oil samples under three different temperature boundary conditions, i.e., both or either variation of wire and fluid temperature and constant film temperature. Experimental investigations that the increase in the convective heat transfer coefficients of nanofluids in the internal pipe flow often exceeded the increase in thermal conductivity were recently published; however, the current study did not confirm these results. Analyzing the behavior of the convective heat transfer coefficient under various temperature conditions was a useful tool to explain the relation between the thermal conductivity and the boundary layer thickness of nanofluids.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.22 no.2
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• pp.108-115
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• 2013

This study was conducted to suggest a model to calculate the overall heat transfer coefficient of single layer covering for various greenhouse conditions. There was a strong correlation between cover surface temperature and inside air temperature of greenhouse. The equations to calculate the convective and radiative heat transfer coefficients proposed by Kittas were best fitted for calculation of the overall heat transfer coefficient. Because the coefficient of linear regression between the calculated and measured cover surface temperature was founded to 0.98, the slope of the straight line is 1.009 and the intercept is 0.001, the calculation model of overall heat transfer coefficient proposed by this study is acceptable. The convective heat transfer between the inner cover surface and the inside air was greater than the radiative heat transfer, and the difference increased as the wind speed rose. The convective heat transfer between the outer cover surface and the outside air was less than the radiative heat transfer for the low wind speed, but greater than for the high wind speed. The outer cover convective heat flux increased proportion to the inner cover convective heat flux linearly. The overall heat transfer coefficient increased but the cover surface temperature decreased as the wind speed increased, and the regression function was founded to be logarithmic and power function, respectively.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.29 no.2
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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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.1
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• pp.9-16
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• 2012

This paper describes a measuring apparatus that can be used to appraise the effectiveness of nanofluids as new heat-transfer-enhancing fluids. A couple of apparatuses using fine hot wires as sensors have been proposed for this purpose; however, they have a technical weakness related to the uncertain working conditions of the sensor. The present method uses the convective heat transfer coefficient from a hot wire as an indication of the heat transfer effectiveness of the nanofluid, where the temperature of the wire remains constant during the experiment. The operating principle and experimental procedure are explained in detail, and the validity of the system is tested with pure base fluids. The effects of particle concentration, velocity, and temperature on the heat transfer coefficients of the nanofluids are discussed comprehensively using the experimental data for graphite nanolubrication oil.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.27 no.3
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• pp.123-133
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• 2023

Commercial hydrogen fuel cell vehicles are charged by compressing gaseous hydrogen to high pressure and storing it in a storage tank in the vehicle. This process causes the temperature of the gas to rise, to ensure the safety to storage tanks, the temperature is limited. Therefore, a heat transfer model is needed to explain this temperature rise. The heat transfer model includes the convective heat transfer phenomenon, and accurate estimation is required. In this study, the convective heat transfer coefficient in the hydrogen fueling process was calculated and compared using various correlation equations considering physical phenomena. The hydrogen fueling process was classified into the fueling line from the dispenser to the tank inlet and the storage tank in the vehicle, and the convective heat transfer coefficients were estimated according to process parameters such as mass flow rate, diameter, temperature and pressure. As a result, in the case of the inside of the filling line, the convective heat transfer coefficient was about 1000 times larger than that of the inside of the storage tank, and in the case of the outside of the filling line, the convective heat transfer coefficient was about 3 times larger than that of the outside of the storage tank. Finally, as a result of a comprehensive analysis of convective heat transfer coefficients in each process, it was found that outside the storage tank was lowest in the entire hydrogen fueling process, thus dominated the heat transfer phenomenon.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.11 no.1
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• pp.37-51
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• 1986

실린더로 부터 Prandtl수가 0.7인 주변공기로 전달되는 혼합대류 열전달현상이 Stream-Vorticitv 함수로 표시된 지배방정식으로 부터 유한차분법에 의해 분석되어졌다. Reynolds수와 Grashof수의 함수로서 혼합대류 열전달에서 Nusselt수의 값들이 조사되어 졌으며 이들로부터 순수자연대류와 혼합대류, 혼합대류와 순수강제대류사이의 범위를 정하였다. 그 외에도 본 연구에서는 실린더주변의 온도분포와, 공기속도분포, 속도분리점(Separation point), 마찰계수, 압력분포등이 조사되어졌으나 제 1편에서는 Nusselt수와 온도분포만이 연구결과로 주어 졌으며, 본시험의 이론적 결과치들은 발표된 실험치들과 잘 일치하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.6 no.3
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• pp.37-43
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• 2002

There have been numerous experimental studies for heat transfer measurement technique. This study investigates optical methods for measuring local heat transfer coefficient using thermochromic liquid crystal. Transient and steady methods have been utilized to measure local heat transfer coefficient on a cylinder with a cross flow. The steady method is based on the heat-coating technique and two transient methods adopt by-pass technique and insertion technique, respectively. Both techniques of transient method employ heating technique in which the flow is heated by using the electric heater and cooling technique which cools the preheated cylinder. Experimental results indicate that each methods have nearly similar results. Detailed discussions have been made for its own advantages and disadvantages.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.651-663
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• 2017

Experimental results of $30^{\circ}-15^{\circ}$ nozzles were compared with numerically calculated convective heat transfer coefficients using FLUENT, Boundary Layer Integration Method and Bartz predictions. Also, the convective heat transfer coefficients were calculated by using FLUENT and boundary layer integration method for NASA HIPPO nozzles according to the characteristics of combustion gas and the correlation between pressure and pressure was compared. Finally, thermal analysis of NASA HIPPO nozzle was performed to compare the ablation thickness and char depth according to the combustion gas characteristics.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.24-38
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• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.