• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.259-268
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• 2012

엇갈리게 배열된 두 개의 수평관의 수직 이격거리($P_v$/D)와 수평 이격거리($P_h$/D)를 변화시키며 자연대류 열전달을 실험적으로 측정하였다. 열/물질전달의 상사성을 이용하여 물질전달 실험을 수행하였고 난류영역까지 확장하였다. Pr 수 2,014, RaD 수 $1.5{\times}10^8\sim2.5{\times}10^{10}$, $P_v$/D는 1.02~5, $P_h$/D는 0~2 범위에서 수행하였다. 하단 수평관의 물질전달은 단일 수평관 상관식의 예측치와 일치하였다. 상단 수평관의 물질전달은 $P_v$/D가 작을 때, 하단 수평관에서 상승하는 플룸의 예열영향(Preheating effect)으로 인해 감소하였고, $P_h$/D가 증가하면 급격히 상승하였다. 그러나 $P_v$/D가 클 때, 상단 수평관의 물질전달은 하단 수평관의 플룸 속도영향으로 인하여 단일 수평관보다 컸고, $P_h$/D가 증가함에 따라 완만하게 감소하였다. $P_h$/D가 매우 증가하여도 굴뚝효과(Chimney effect)와 측면유동효과(Side flow effect) 인하여 상단 수평관의 열전달이 하단 수평관의 열전달보다 크게 나타났다.

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.242-251
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• 2011

수직 원형관 내부의 자연대류 열전달 현상이 상 하단 마개 유무 그리고 마개의 가열 및 단열조건에 따라 어떻게 변화하는지 $Ra_{Lw}$ 수 $9.26{\times}10^9\sim7.74{\times}10^{12}$의 범위에 대해 실험적으로 연구하였다. 상사성의 원리를 이용하여 열전달 실험을 대신하여 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 이용한 물질전달 실험을 수행하였다. 실험결과, 수직 원형관의 위와 아래가 열린 경우 자연대류 열전달은 기존의 수직평판에 대한 그것과 일치하였고 상 하단 마개의 영향 따른 열전달의 변화는 Krysa 등, Sedahmed 등과 Chung 등이 실험한 현상과 일치하였다. 구리 마개를 사용한 경우 측정된 열전달은 층류와 난류영역에서 원형관의 아래만 막혔을 때가 가장 높게 측정되었고 다음으로는 위와 아래가 모두 막힌 경우, 위만 막힌 경우 그리고 위와 아래가 모두 열린 경우의 순으로 열전달이 변화하였다. 한편, 아크릴 마개를 사용한 경우에는 그 경향은 비슷했지만 위와 아래가 모두 열린 경우가 위만 막힌 경우보다 열전달이 높았다. 구리 마개를 사용한 경우 아크릴 마개보다 열전달이 높았다. 이는 서로 다른 가열벽면에서 발생된 유동의 상호작용에 기인하였기 때문인 것으로 판단된다. 본 실험을 통하여 기존연구보다 확장한 유동영역과 기하구조에 대하여 열전달의 영향을 관찰하였고, 층류와 난류영역에 대한 자연대류 열전달 상관식을 제시하였다.

• 에너지공학
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• 제24권1호
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• pp.78-87
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• 2015

중대사고시 금속용융물층의 열속 집중 현상(Focusig effect)에 대해 상부와 측면벽의 냉각 조건과 높이를 변화시키면서 실험과 수치해석을 수행하였다. 상사성(Analogy) 원리를 이용해 열전달 실험 대신 물질전달 실험을 수행하였으며 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 물질전달계로 채택하였다. $Ra_H$ 수 $8.49{\times}10^7{\sim}5.43{\times}10^9$ 범위에서 상부와 측면벽의 냉각 조건을 세 가지로, 높이를 네 가지로 변화시키면서 열전달을 측정하였다. 상부만 냉각인 경우의 실험결과를 동일한 조건인 Rayleigh-Benard 자연대류 상관식과 비교한 바 Dropkin과 Somerscales, Globe와 Dropkin의 상관식과 매우 일치하였다. 측면벽만 냉각인 경우, 상부와 측면벽 모두 냉각인 경우, 상부만 냉각인 경우 순으로 열전달이 감소하였고, 냉각 조건을 고정한 상태에서 높이를 감소시킬수록 측면 열전달이 향상되었다.

• 플랜트 저널
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• 제15권1호
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• pp.25-30
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• 2019

본 연구에서는 배관 곡관부의 유동가속부식을 일으키는 인자 중 수력학적 인자인 유동형태 변경에 따른 영향을 분석하고 부식을 저감시키는 연구를 추진하였다. 열전달과 물질전달, 물질전달과 유동가속부식의 상사성에 대해 이론적 분석을 통해 확인하고 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 국소대류열전달계수를 해석함으로써 곡관부의 물질전달 특성에 대해 고찰하였다. 곡관부 상류의 직관부 내표면 안쪽과 바깥쪽에 요철을 설치하였을 때 최대 국소열전달계수는 기본유동에 비하여 현저히 감소하여 요철의 위치와 형태에 따라 차이가 있으나 24.9%까지 감소함을 확인하였으며, 곡관부 상류의 직관부에 가인드 베인을 삽입하면 가이드 베인에 의한 배관 내측면적 크기에 따라 차이가 있으나 최대 국소열전달계수가 기본유동에 비해 12.5%까지 감소함을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제21권1호
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• pp.18-25
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• 2012

굴뚝내 수직 원형관의 자연대류에서 굴뚝의 입구길이, 출구길이, 그리고 굴뚝의 직경에 따른 열전달 변화를 실험적으로 연구하였다. 상사성을 이용하여 열전달 실험 대신 물질전달 실험을 수행하였다. 직경 0.054 m, 높이 0.03, 0.07, 0.10 m의 원형관에 대하여 굴뚝의 직경을 0.06 m에서 0.14 m까지, 높이를 0.30 m에서 1.10 m까지 변화시켰다. 이는 Pr 수 2,094, $Ra_L$ 수 $4.55{\times}10^9$, $5.79{\times}10^{10}$, 그리고 $1.69{\times}10^{11}$에 해당한다. 굴뚝이 없을 때, 수직 원형관의 열전달은 Le Ferve의 수직평판에 대한 층류 자연대류 상관식과 일치하였다. 출구길이를 증가시키며 실험한 결과, 열전달은 증가하다가 특정 출구길이 이상에서는 일정해 졌다. 반면, 입구길이를 증가시킬 때는 열전달은 감소하다가 특정 입구길이 이상에서는 일정해졌다. 굴뚝효과로 증가된 열전달은 굴뚝의 직경을 증가시킬수록 감소하다가 굴뚝이 없을 때와 같아졌다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.21-27
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• 2014

수직평판의 거칠기에 따른 자연대류 열전달의 변화를 실험적으로 측정하였다. 열전달 실험을 대신하여 유사성에 기초한 물질전달로 모사하여 실험을 수행하였다. 또한 국부적인 열전달률을 알기위해 Piecewise electrode를 채택하였다. Pr수는 2,014 그리고 높이(L)는 0.154m로 고정하고 매끈한 수직평판에 대해 실험을 수행한 결과 Le Fevre의 수직평판 상관식과 거의 일치하였다. 거칠기 정도를 $0.5R_z{\mu}m{\sim}14.1R_z{\mu}m$로 변화시켰을 때 $Nu_L$수는 거칠기 정도가 커지면서 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과는 간단한 상관식으로 정리하였다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.13-20
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• 2014

헬리컬 코일이 덕트 내부에 있을 때, 기울기에 따른 자연대류 열전달을 실험적으로 측정하였다. 고부력 조건을 구현하기 위하여 유사성에 기초하여 열전달 실험을 대신하여 물질전달 실험을 수행하였다. RaD 수 $4.55{\times}10^6$에서, 턴(Turn) 수를 1~10, P/D를 1.3~5, 헬리컬 코일의 기울기를 $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$까지 변화시켰다. 헬리컬 코일의 턴 수가 1일 때, 측정된 $Nu_D$ 수는 McAdams의 수평관 자연대류 열전달 상관식과 거의 일치하였다. 기울어진 덕트 내 헬리컬 코일의 자연대류 열전달은 피치, 턴 수, 덕트 높이에 따라 복합적으로 변화하였고 이는 속도 효과, 굴뚝 효과, 예열 효과로 분석되었다. 본 연구의 결과는 Compact heat exchanger에서의 자연대류 열전달에 대한 현상학적 분석에 기여한다.

• 에너지공학
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• 제21권3호
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• pp.254-264
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• 2012

원자력발전소 중대사고시 노심용융물의 Rayleigh-Benard 자연대류 문제에 대한 예비실험으로 두 평판 사이의 거리, 측면벽의 유무 및 평판의 기하구조가 열전달에 미치는 영향에 대해 실험적 연구를 수행하였다. 열전달 실험을 대신하여 상사성의 원리를 이용한 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 물질전달계로 채택하였다. 실험은 $Ra_s$는 $1.06{\times}10^7{\sim}2.91{\times}10^{10}$의 범위에서 실험적 조건을 변화시켜가며 열전달을 측정하였다. 실험결과 단일 수평평판에서 측정한 열전달은 McAdams의 수평평판 자연대류 열전달 상관식과 일치하였고 두 평판에서 측정한 열전달은 Dropkin과 Somerscales, Globe와 Dropkin의 Rayleigh-Benard 자연대류 열전달 상관식과 매우 유사한 경향을 보였다. 두 평판 사이의 거리가 작을 경우 열전달이 높다가 거리가 증가하면 단일 수평평판에서의 자연대류 열전달과 같아졌다. 평판에 설치된 휜(Fin)은 열전달을 향상시켰다. 모든 경우에서 측면벽이 없는 경우의 열전달이 측면 벽이 있는 경우보다 항상 높았다.

• 에너지공학
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• 제24권1호
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• pp.97-103
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• 2015

파이프의 길이(Length)와 직경(Diameter), 거칠기(Roughness)에 변화를 주면서 수직 원형관내 자연대류 열전달을 측정하였다. 고부력 조건에 대한 높은 Rayleigh수를 구현하기 위하여 상사성에 기초한 물질전달실험을 수행하였다. Pr수는 2,014였다. 수직 원형관의 길이(L)는 0.1m, 0.3m, 0.5m였으며 이는 Gr수 $4.2{\times}10^7$, $1.1{\times}10^9$, $5.5{\times}10^9$에 해당한다. 각 수직 원형관에 대하여 직경(D)을 0.005m, 0.01m, 0.03m로 변화시키면서 열전달을 측정하였다. 실험결과 모든 직경(D)에 대해서 높이(L) 0.1m에서의 열전달 계수는 Le Fevre의 수직평판에 대한 층류 자연대류상관식과 일치하였다. 동일한 직경(D)에 대해서 길이(L)가 감소할수록 열전달이 증가하였다. 그리고 동일한 길이(L)에 대하여 직경(D)이 증가하였을 때는 열전달이 감소하였다. 파이프 내부 표면에 거칠기를 주어 일반 수직원형관과 열전달을 비교하였을 때, 층류영역에서는 열전달의 차이가 있었으나, 천이영역에서는 열전달 차이가 없었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.2219-2226
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• 2003

Two perforated plates are placed in parallel and staggered arrangements with a gap distance of 2 times of the hole diameter, and initial crossflow passes between the plates. Both the injection and effusion hole diameters are 10 mm, and the Reynolds number based on the hole diameter and hole-to-hole pitch are fixed to 10,000 and 6 times of the hole diameter, respectively. To investigate the effect of crossflow, the flow rate of crossflow is changed from 0.2 to 2 times of that of the impinging jet. A naphthalene sublimation method is used to determine the local heat/mass transfer coefficients on the upward facing surface of the effusion plate. With the initial crossflow, the heat/mass transfer rates on the effusion (target) plate decrease as the velocity of crossflow increases, since the crossflow induces the locally low transfer regions formed at the mid-way between the effusion holes. However, the impingement/effusion cooling with crossflow presents higher heat/mass transfer rates than the array jet impingement cooling with the same initial crossflow.