• Journal of the KSME
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• v.24 no.2
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• pp.92-98
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• 1984

열전달영역은 임계열류속점(CHF)을 기준으로 pre-CHF 영역과 post-CHF 영역의 두가지로 대 별된다. Post-CHF 영역에 해당하는 열전달에는 천이비등열전달과 막비등열전달이 있으며 천 이비등은 CHF점과 최소 막비등점 사이에서 일어나는 현상으로 핵비등과 막비등이 조합된 열 전달 기구에 해당하고 막비등은 가열표면이 안정된 증기막에 의해 덮여 있는 상태의 열전달 기 구에 속한다. 전고에서는 pre-CHF와 CHF 열전달 영역의 특성을 살펴보았고 본고에서는 천이 비등과 최소막비등온도 및 막비등에서의 열전달 상관식의 특성을 살펴 보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.382.2-382.2
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• 2016

현재 전 세계적으로 에너지 소비가 급격히 증가하고 있다. 하지만 급격한 에너지 소비에 따른 자원 및 에너지 공급의 불확실성은 점점 높아지고 있다. 특히, 우리나라는 공급 에너지의 96.4%를 해외 수입에 의존하고 있기 때문에 에너지 안보에 매우 취약한 구조를 갖고 있다. 그리고 열전달 시스템에서 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계를 나타낸다. 따라서 임계 열유속의 향상은 열전달 시스템의 안전성의 향상을 위한 필수적인 요소이다. 이에 따라 다양한 산업에서 열전달 시스템을 통하여 막대한 양의 에너지가 소비됨에 따라 우수한 열전달 특성을 가진 나노유체를 사용하여 열전달 시스템의 효율 및 안정성을 높이고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유동 비등에서 그래핀 나노 유체 사용에 따른 열전달 특성을 분석하였다. 유동 비등에서 0.01 vol%의 산화 처리된 그래핀 나노유체를 사용하였을 경우 유속이 증가함에 따라 임계 열유속은 증가하였으며 유속이 증가함에 따라 비등 열전달 계수도 증가함을 확인하였다. 그리고 임계 열유속은 순수 물보다 최대 66.32% 증가하였으며, 비등 열전달 계수는 풀비등에서 보다 최대 28.14% 증가함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.382.1-382.1
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• 2016

비등 열전달 시스템은 각종 발전 시스템, 열교환기, 냉방 및 냉동 시스템과 같이 다양한 산업에서 이용되며 매우 중요시 되고 있다. 또한 비등 열전달 시스템에서의 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계 및 안정성을 나타내는 중요한 인자이다. 따라서 비등 열전달 시스템의 성능을 높이기 위해 임계 열유속을 향상시키려는 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 최근에는 작동유체를 나노유체로 사용할 경우 임계 열유속을 크게 향상 시킬 수 있다고 보고되었다. 하지만 작동유체를 나노유체로 사용할 경우 나노입자가 열전달 표면에 침착되는 현상을 유발하며 열전달 시스템의 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 산화 처리된 그래핀 나노유체의 파울링 현상에 따른 열적 특성을 분석해 보았다. 그 결과 산화 처리된 그래핀 나노 파울링은 유속과 파울링을 위한 코팅시간이 증가할수록 산화 처리된 그래핀 나노유체의 임계 열유속이 크게 증가하고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 임계 열유속은 증가하나 비등 열전달 표면의 온도가 크게 증가하고 있음을 확인하였다. 그리고 열전달 계수는 유동이 없는 순수 물 비등 열전달 계수와 비교하여 감소하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.383.2-383.2
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• 2016

임계 열유속 현상은 열전달 시스템에서 가열조건이나 유동조건이 변함에 따라 열전달 표면 부근의 유체상태가 액체에서 기체로 바뀌면서 열전달계수가 급격히 감소하는 현상을 말한다. 임계 열유속 발생 시 핵 비등 영역에서 순간적으로 막 비등 영역으로 넘어가면서 원전 시스템의 물리적 파괴를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 임계 열유속 현상은 시스템 설계 및 안전해석 뿐만 아니라, 열교환 및 냉각 장치 설계에서 중요하게 고려되고 있다. 특히, 비등 열전달 시스템에서 임계 열유속 발생 시 시스템의 물리적 손상을 야기하게 된다. 따라서 원전 시스템을 보호하면서 성능을 극대화시키기 위해서는 임계 열유속 향상이 필수적이며, 임계 열유속 향상을 위한 대안 중 하나로서 열적 특성이 우수한 나노유체를 열전달 시스템에 적용하여 임계 열유속 향상을 위한 연구가 지속되고 있다. 따라서 본 연구에서는 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체를 사용하여 각각 0.5 m/s, 1.0 m/s, 1.5 m/s의 유속에서 임계 열유속과 열전달 계수를 측정하였다. 그 결과 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 유속이 증가 할수록 임계 열유속이 증가하는 것을 확인 하였으며, 순수물과 비교하여 최대 62.64% 증가함을 확인하였다. 그리고 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 비등 열전달 계수 또한 유속이 증가 할수록 비등 열전달 계수가 증가하는 것을 확인하였며 최대 24.29% 증가함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.383.1-383.1
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• 2016

열전달 시스템에서 임계 열유속 발생 시 시스템의 물리적 손상을 야기하기 때문에 비등 열전달에서 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계 또는 안전성을 나타낸다. 따라서 열전달 시스템의 안정성을 위해서는 임계 열유속 향상이 필수적이다. 최근에는 나노유체를 열전달 시스템에 적용할 경우 임계 열유속이 증가한다고 보고되었다. 하지만 나노유체는 원전 및 각종 열전달 시스템에 적용 시 나노입자가 열전달 표면에 침착되는 파울링 현상을 발생시킬 수 있으며, 이 때문에 시스템의 열효율이 크게 감소할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 열전달 시스템에 나노유체를 적용했을 때, 나노유체의 침착현상이 시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 유속과 코팅시간이 증가할수록 산화처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 임계 열유속이 크게 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 하지만 나노입자 침착정도와 유속이 증가할수록 비등 열전달 표면과 유체의 포화온도의 차이인 과열도가 상당히 크게 증가함을 알 수 있었으며, 열전달 계수는 순수 물의 0 m/s의 비등 열전달 계수와 비교하면 감소하는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.5
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• pp.554-560
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• 2021

CRUD (chalk river unidentified deposits) is a porous material deposited on the surface of nuclear fuel during nuclear power plant operation. The CRUD is composed of metal oxides, such as iron, nickel, and chromium. It is essential to investigate the effects of the CRUD layer on the wall heat transfer between the nuclear fuel surface and the coolant in the event of a nuclear accident. CRUD only negatively affects the temperature of the nuclear fuel due to heat resistance because the effects of the CRUD layer on two-phase boiling heat transfer are not considered. In this study, the physical property models for the porous CRUD layer were developed and implemented into the SPACE code. The effects of boiling heat transfer models on the peak cladding temperature and quenching were investigated by simulating a reflood experiment. The calculation results showed some positive effects of the CRUD layer.

• Journal of Energy Engineering
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• v.15 no.1 s.45
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• pp.35-44
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• 2006

This study experimentally investigates effect of boiling heat transfer when ultrasonic vibration was applied. Under the wall temperature condition, temperature distribution in a cavity was measured during the boiling process and heat transfer coefficient of convection, sub-tooled boiling and saturated boiling states were measured with and without ultrasonic vibration, respectively. Also, the profiles of the pressure distribution in acoustic field measured by a hydrophone were compared with the augmentation ratios of heat transfer calculated by local heat transfer coefficient. Result of this study, heat transfer coefficient and augmentation ratio of heat transfer is higher with ultrasonic waves than without one. Especially, augmentation ratio of heat transfer is more increased the convection state than sub-cooled boiling and saturated boiling states. Acoustic pressure is relatively higher near ultrasonic transducer than other points where is no installed it and affects the augmentation ratio of heat transfer.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.39 no.7
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• pp.702-708
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• 2015

Two-phase flow boiling experiments were conducted using FC-72 as the working fluid. The micro-channels consisted of 15 channels with a depth of 0.2 mm, width of 0.45 mm, and length of 60 mm. Tests were performed over a mass flux range of $200-400kg/m^2s$, heat flux range of $5.6-49.0kW/m^2$, and vapor quality range of 0.02-0.93. Based on the results of the experiment, the heat transfer mechanism by nucleate boiling was dominant at a lower vapor quality (x<0.2), whereas that in the region of a vapor quality greater than 0.2 was complexly influenced by nucleate boiling and forced convection boiling. The nucleate boiling and forced convection boiling could be expressed as functions of the boiling number and convection number, respectively. In addition, the heat transfer coefficient obtained by the experiment was compared with the heat transfer coefficient by the existing correlation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.38 no.9
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• pp.1032-1038
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• 2014

In this study, an experimental study was performed to understand the boiling heat transfer characteristics of FC-72 in parallel micro-channels. The parallel micro-channels contained channels having a $0.2mm{\times}0.45mm$ [$H{\times}W$] cross section and length of 60 mm. And heat flux was varied from 16.4 to $25.6kW/m^2$ and mass fluxes from 300 to $500kg/m^2s$. The measured heat transfer coefficient was sharply decreased at lower vapor quality and then it was kept approximately constant as the vapor quality is increased. From the experimental results, the boiling heat transfer mechanism of FC-72 was confirmed and the measured heat transfer coefficient was compared and analyzed with the existing correlations to predict the heat transfer coefficient.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.8
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• pp.775-782
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• 2012

To investigate pool boiling heat transfer in a vertical annulus with closed bottoms, the length of an outer tube was varied between 0.3 and 0.6 m. For the test, a heated tube of 0.2-m length and 19.1-mm diameter and water at atmospheric pressure were used. To elucidate the effects of the outer tube length on heat transfer, the results for the annulus were compared with data for a single unrestricted tube. The increase in the outer tube length resulted in an increase or decrease in heat transfer depending on the gap size. This tendency is mainly attributed to the difference in the intensity of liquid agitation.