• 대한기계학회논문집B
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• 제36권5호
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• pp.477-485
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• 2012

수평 덕트 내 임계점부근의 유체 유동 및 열전달특성은 중력과 함께 임계영역에서의 열역학 및 전달 물성치의 많은 변화와 직접적으로 연관되어 있다. 본 연구에서는 수평 직사각 덕트 내 임계점부근의 물에 대한 대류열전달특성을 전산해석을 통하여 분석하였다. 이를 통해 국부적인 열전달계수와 유속, 온도, 그리고 물성치분포를 포함한 대류열전달특성에 대해 임계점 근접효과와 함께 비교하였다. 벽으로부터의 열전달에 따른 유체 밀도감소로 덕트 내 유동방향으로의 유속증가와 함께 유체가 액체에서 기체 같은 상태로 천이하는 형태의 유동장특성을 보여준다. 덕트의 윗면, 옆면, 그리고 아래면 각각의 국부적인 열전달계수분포에 큰 차이가 있으며 준임계점 온도부근에서 난류전달특성의 향상으로 열전달계수의 최대치에 이르게 된다. Nu 수는 덕트 내 압력과 종횡비에 영향을 받으며 임계압에 가까워질수록 최대 Nu 수는 급격히 증가하게 된다. 이와 함께 기존의 열전달상관식을 통한 결과와 예측된 Nu 수 분포를 비교하였다.

• 에너지공학
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• 제15권1호
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• pp.60-66
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• 2006

발포 알루미늄이 삽입된 환형관에서의 유동과 대류 열전달 특성을 실험적 연구를 수행하여 분석하고 heat sink로서의 실현 가능성을 검토하였다. 다른 기공밀도를 갖는 두 종류의 발포 알루미늄을 사용하여 유동과 열전달 특성을 파악하고 마찰계수와 열전달 관련 Nusselt수를 Darcy 수, Reynolds수, Prandtl수의 함수로 상관식을 구하였다. 발포 알루미늄이 없는 경우에 비해 마찰계수는 증가하지만 Nusselt수에서도 6에서 10배의 증가를 나타낸다. 따라서 열교환기의 크기가 제한되는 경우 열교환기에 발포알루미늄을 삽입하면 전열면적을 감소시킬 수 있으므로 열교환기를 소형화할 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권5호
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• pp.29-36
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• 2017

본 연구에서는 수치해석을 통해 장기체공 무인기(HALE UAV)에 사용되는 태양전지에 대해 유동 및 열전달 해석을 수행하였다. 무인기가 운용되는 성층권에서는 강한 태양복사에너지가 유입되며, 자연대류에 의한 열전달이 감소하고 주위 유동에 의한 강제대류의 지배를 받는다. 이러한 환경에서의 태양전지 온도범위를 예측하기 위해 주익에 부착되어 있는 태양전지모듈을 대상으로 복합열전달 해석을 수행하였으며, 성층권 환경에서 시간에 따른 태양복사에너지, 비행속도, 밀도, 온도 등의 외기환경이 태양전지의 온도분포와 열전달 특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.265-279
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• 1986

Ra=$10^{6}$, Pr=5에서 관열전도율과 두께가 변화할 때의 단일수평관에서의 자연대류 열전달에 관하여 유한차분법을 이용하여 해석적으로 연구하였다. .delta.$_{w}$ /d$_{o}$ =0.1에서 관열전도율이 높을수록 높은 온도와 높은 국소 누셀트 수를 나타 내며, .theta.=20。에서의 원주방향속도는 (r-r$_{o}$ )=0.08에서 최대가 되며 반경방향속 도는 (r-r$_{o}$ )=0.14에서 최대가 된다. 관외벽온도는 관 두께가 증가함에 따라 거의 유사하게 감소한다. $K_{w}$ /K$_{f}$ =75에서 각도변위가 증가함게 따라 국소 누셀트수는 현저히 증가하나 관 두께가 증가함에 따라서는 감소한다. .delta.$_{w}$ / d$_{o}$ =0.1에서 평균 누셀트수와 평균 온도는 무차원 열전도율이 증가함에 따라 $K_{w}$ /K$_{f}$ ＞15에서는 평균 누셀트 수는 서서히 증가하고 평균 온도는 거의 같 은 값을 가지며 지수함수로 표시할 수 있었다. $K_{w}$ /K$_{f}$ =75,50에서 평균 누 셀트수와 온도는 무차원 관 두께가 증가함에 따라 거의 직선적으로 감소되며 선형 함 수로 나타낼 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제10권3호
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• pp.272-277
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• 2001

선형온도구배를 갖는 비균일 가열표면에 대한 충돌 제트의 난류유동장과 열전달 특성을 실험을 통해 연구하였다. 제트의 레이놀즈수와 가열판의 온도구배, 그리고 노즐 출구로부터 가열판가지의 거리를 변화시키며 실험을 수행하였다. 최대 열전달은 정체점에서 나타나고 정체점으로부터 벽면방향으로 거리가 증가함에 따라 열전달률은 감소한다. 벽면가지의 거리가 크지 않은 경우는 난류의 영향으로 열전달의 제2정점이 나타난다. 최대 열전달은 노즐과 가열판 사이의 거리가 노즐 직경의 6에서 8배 정도일 때 나타난다. 열전달률의 상관식을 프란틀수와 레이놀즈수, 노즐과 가열판사이의 거리와 직경비 그리고 온도구배의 지수승의 함수로 구하였다. 열전달률과 난류유동장의 관계를 실험을 통해 확인하였다. 벽면제트는 온도구배의 의해 영향을 받았고 벽면거리가 증가할수록 더 크게 나타났다.

• 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.

• 에너지공학
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• 제20권1호
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• pp.44-53
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• 2011

본 논문에서는 마주보는 두 벽면들이 서로 다른 온도로 유지되는 2차원 사각형 공간 내 공기의 층류 자연대류를 수치해석 방법을 사용하여 $10^6$의 Rayleigh 수까지 조사하였다. 사각공간의 폭과 높이의 비가 1, 2, 4인 경우와 $0^{\circ}{\leq}{\theta}{\leq}90^{\circ}$의 경사각도 범위에서 계산을 수행하였다. $10^3{\leq}Ra{\leq}10^6$의 범위에서 공간의 경사각도가 유동 구조와 열전달에 미치는 영향을 각 종횡비에 대하여 조사하였다. 작은 종횡비의 경우에는 공간 구석에서 발달되는 2차 유동 셀들이 총괄 열전달의 감소를 초래하는 것으로 나타났으며, 큰 종횡비의 경우에는 3개의 유동 셀이 1개로 전이되는 과정에서 스텝모양과 비슷한 열전달의 급 감소가 일어났다. 수직의 경우인 ${\theta}=90^{\circ}$에 대해서 새로운 평균 Nusselt 수 상관식이 제공되었다.

• 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.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.235-240
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• 2014

본 연구에서는 음식물쓰레기를 반탄화 하여 생성된 생성물의 특성 및 온도에 대한 영향을 비교하여 연료화 가능성을 파악하고자 하였다. 반응온도를 $180^{\circ}C{\sim}270^{\circ}C$ 조절하고 열전달방식을 질소가스 열전달방식과 열매체유 열전달방식으로 나누어 실험한 결과 생성물의 생산 수율과 수분함량은 온도가 높아짐에 따라 감소하였고 특히 $240^{\circ}C$이상에서는 수분감소 뿐만 아니라 열적변화도 확인 할 수 있었다. 반응온도가 낮을수록 열매체유 열전달방식이 수분감소에 더 좋은 열전달 효율을 보였지만 온도가 높아질수록 그 차이는 미미한 것을 확인할 수 있었다. 발열량의 경우 초기 660 Kcal/kg 에서 질소가스 열전달방식 6,400 Kcal/kg 간접방식 6,890 Kcal/kg 으로 상승 되었고, 원소분석결과 반응온도가 상승할수록 반탄화 생성물의 탄소원소의 함량증가와 산소원소 함량 감소를 확인 하였으며 석탄밴드 분석결과 저급석탄에 가까운 H/C와 O/C의 범위를 나타내었다. 음식물쓰레기를 반탄화를 통하여 연료개질이 가능하다는 것을 확인 할 수 있었으며, 반응온도가 높아질수록 저급석탄에 더 가까워짐을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.255-262
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• 2014

판형열교환기의 증발과정에서 오일에 위한 영향을 알아보기 위해 마이크로 기어 펌프를 이용한 냉매-R134a 순환 성능실험 장치를 구성하여, 증발열전달 실험을 수행하였다. POE 오일을 펌프를 이용하여 냉매 질량 유량에 비례하도록 0~5%를 첨가하여, 오일순환량에 따른 열전달계수 변화를 측정하였다. 오일순환율이 증가할수록 R134a 증발 열전달계수는 감소하며, 압력손실은 증가한다. 질량유량 80 g/s, 증발 온도 $30^{\circ}C$ 일 때, 오일 순환율 2%조건에서 무오일 대비 약 10%의 열전달계수가 감소하였고, 압력손실은 약 10% 증가하였다.