• 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 the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.12
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• pp.59-66
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• 2006

To understand the role of helical geometry on the regression rate enhancement, two competing underlying mechanisms such as turbulence enhancement and swirling motion production were studied by numerical calculations. Experimental results showed that the enhancement of heat transfer rate has the very close relation to the increase in regression rate even though the percentage of increase in heat transfer rate is different from that in regression rate. This discrepancy is presumably due to the change of turbulent flow feature caused by so-called "blowing mass flux" from the fuel surface. In this regard, the results of RANS calculation show that the blowing velocity is responsible for the reduction of the swirl generation and the increase in the turbulent kinetic energy. And the dominancy of one of the mechanisms causes the increase in the regression rate. Meanwhile, the increase in turbulent kinetic energy due to the mixing of blowing flow and free stream flow does not contribute for the enhancement of the heat transfer rate to the surface because the blowing flow pushes boundary layer away from the solid surface.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.8
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• pp.753-758
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• 2013

In this study, two proposals for the wall heating preconverter of an MCFC are numerically studied to resolve hot temperature generation near the wall by the low thermal conductivity of the catalyst. The numerical results show that the inserted porous cupper plates on the catalyst evidently improve heat transfer and realize more uniform reforming in the preconverter. The calculated results for the preconverter with a circumference empty space of catalyst located at center, 1/2 and 4/5 from center line are compared. The circumference empty space located at 1/2 position shows better results than other cases, but the positive effect on the uniform reforming process is less than in the case of inserted cupper porous plates on the catalyst.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.21 no.6
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• pp.773-778
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• 1997

The present study investigates the effect of the shear rate-dependent thermal conductivity of non-newtonian fluids on the heat transfer enhancement in a 2:1 rectangular duct flow. An axially-constant heat flux and a peripherally-constant temperature boundary conditions(H1) was adopted for a top-wall-heated configuration. The present numerical results of Nusselt numbers for SRDC(Separan) show heat transfer enhancement over those of SRIC. The Nusselt numbers increased linearly as Reynolds numbers increased. The heat transfer enhancement is due to an increased thermal conductivity near the wall, which is attributed to the shear rate-dependence.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.24 no.3
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• pp.29-35
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• 2000

The present numerical study investigates heat transfer enhancement mechanism for suspensions of polystyrene particles in water. Numerical simulations were done for turbulent hydrodynamic fully developed flows in a circular duct with constant wall heat flux. The experimental result of microparticle suspensions show 25∼45% heat transfer enhancement over those of water. The present numerical results show the main parameter for the heat transfer enhancement of microparticle suspension in a circular duct is the change of velocity profile by the non-Newtonian fluid behavior.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.20 no.5
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• pp.1717-1724
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• 1996

The present study investigates the effect of the shear rate-dependent thermal conductivity of non-Newtonian fluids on the heat transfer enhancement in a pipe flow. An axially-constant heat flux boundary condition was adopted in the thermal fully developed region. The present analytical results of Nusselt numbers for various non-Newtonian fluids show heat transfer enhancement over those of a shear rate-independent thermal conductivity fluids. The present analytical results showed good agreement with the previous experiments which excluded the temperature-dependent viscosity effect on heat transfer. This study also proposes the use of a shear rate-dependent thermal conductivity fluids in the design of a heat exchanger for heat transfer enhancement as well as reduction of fouling.

• Journal of Energy Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.334-341
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• 2000

회전 히트파이프의 열 전달 특성은 내부 관벽에 형성되는 응축 액막 두께와 증발부로 귀한되는 응축액의 유동율에 의해 결정된다. 본 연구는 축 방향으로 그루브(groove)를 갖는 회전 히트파이프의 열 전달 성능에 대한 실험 연구로써, 그루브에 의한 효과를 파악하기 위해 2종류의 히트파이프를 제작하고 작동성은 시험을 수행하였다. 회전 히트파이프가 작동시, 원심력에 의해 그루브로 응축액의 유동을 촉진시키며, 따라서 응축부 벽면에 형성되는 액막 두께가 얇게 된다. 응축부에 그루브를 갖는 히트파이프의 열전달 계수는 풀 유동에서 2000~4000W/$m^2$$^{0}$ C, 환상 유동 영역에서 1500~2500W/$m^2$$^{0}$ C로써, 전체 원형단면을 갖는 히트파이프와 비교하여 약 1.5배 정도의 열저달 향상을 볼 수 있었으며, 열전달 한계는 약 40% 정도 향상되는 것으로 나타났다.

• Resources Recycling
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• v.24 no.6
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• pp.54-60
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• 2015

The objective of this study is to develop a belt-type dryer with a capacity of 1 ton/day, thereby improving drying efficiency by more than 70% and reducing the size of dryers by more than 50%, and thus making dryers smaller and lighter to reduce the installation and operation costs by more than 20%. We identified structural improvements by analyzing existing dryers employing indirect heating and verified the superior drying performance of the proposed method through some basic experiments. Furthermore, we verified the improvements in the heat transfer and drying characteristics as we conducted the experiments at reduced pressure.

• Journal of the Korean Society of Mechanical Technology
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• v.13 no.2
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• pp.85-91
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• 2011

Computational results with pseudoplastic fluid flows for fully developed non-Newtonian laminar flows have been obtained. Those consist of the product of friction factor and Modified Reynolds number and Nusselt numbers with respect to the shear rate parameter in an annular pipe. The numerical results of the product of friction factor and Reynolds numbers and the Nusselt numbers for both Newtonian region and the power law region were compared with previously published asymptotic results, respectively. In the present calculations, the product of friction factor and Newtonian Reynolds numbers for pseudoplastic fluid at power law region in annular pipe is 180% less than that for Newtonian fluid. For power law fluids with different power law flow indices, the difference of the product of friction factor and power law Reynolds number between previous and the present results at the power law region is within 0.20%. The solutions also show the effect of the shear rate parameter on the Nusselt number and about 11% increase of Nusselt number at the power region.