• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.4
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• pp.237-243
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• 2016

It is necessary to investigate the input power as well as the mass transfer characteristics of the aeration process in order to improve the energy efficiency of an aerobic water treatment. The objective of this study is to experimentally investigate the effect of orifice nozzle design and input power on the flow and mass transfer characteristics of a vertical two-phase flow. The mass ratio, input power, volumetric mass transfer coefficient, and mass transfer efficiency were calculated using the measured data. It was found that as the input power increases the volumetric mass transfer coefficient increases, while the mass ratio and mass transfer efficiency decrease. The mass ratio, volumetric mass transfer coefficient, and mass transfer efficiency were higher for the orifice configuration with a smaller orifice nozzle area ratio. An empirical correlation was proposed to estimate the effect of mass ratio, input power, and Froude number on the volumetric mass transfer coefficient.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.10
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• pp.817-824
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• 2015

Experiments were carried out to investigate the flow and mass transfer characteristics of an orifice nozzle. Measurements of primary and suction flow rates, dissolved oxygen concentration, and electric power were obtained. Vertically injected mixed-jet images were captured by a direct visualization technique with a high speed camera unit. The mass ratio, volumetric mass transfer coefficient, and mass transfer performance were calculated using the measured data. As the primary flow pressure increases, the mass ratio decreases slightly, while the volumetric mass transfer coefficient and electric power increase. As the primary flow pressure increases and the mass ratio decreases, the mass transfer rate increases because of the fine bubbles and wider distribution of the bubbles.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.5
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• pp.503-511
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• 2013

The humidifying supply gas is important in terms of the performance efficiency and membrane life improvement of a PEM fuel cell. A planar membrane humidifier is classified as a cross-flow and counter-flow type depending on the flow direction, and heat and mass transfer occur between the plate and the membrane. In this study, the changes in heat and mass transfer for various inlet temperatures and flow rates are compared according to the flow direction by using the sensible and latent ${\varepsilon}$-NTU method. The obtained results indicate that the counter flow shows higher heat and mass transfer performance than the cross flow at a low flow rate, and the difference in performance decreases as the flow rate increases. Furthermore, changes in the mass transfer performance decrease considerably with a nonlinear increase in the inlet temperature, and variations of the heat transfer performance are small.

• Journal of Energy Engineering
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• v.14 no.3 s.43
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• pp.194-202
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• 2005

The present study was analytically and experimentally carried out to predict the absorption characteristics on combined heat and mass transfer process in a vertical falling film of variable absorbers. Heat and mass transfer enhancements were analytically investigated. Effects of geometric parameters by insert device (spring) and corrugate, flow pattern on absorption performances has been also investigated. Especially, the optimal values of absorber geometry (ID=22.8mm, L=1150m) and kinetic variables (solution flow rate, flow pattern) for maximum absorption performance has been predicted by the numerical analysis. The maximum absorption performance in a numerical analysis and experiment was shown at the wavy-flow by insert device (spring).

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.3
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• pp.451-464
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• 2008

Three-phase inverse fluidized bed has been widely adopted with its increasing demand in the fields of bioreactor, fermentation process, wastewater treatment process, absorption and adsorption processes, where the fluidized or suspended particles are small or lower density comparing with that of continuous liquid phase, since the particles are frequently substrate, contacting medium or catalyst carrier. However, there has been little attention on the three-phase inverse fluidized beds even on the hydrodynamics. Needless to say, the information on the hydrodynamics and transport phenomena such as heat and mass transfer in the inverse fluidized beds has been essential for the operation, design and scale-up of various reactors and processes which are employing the three-phase inverse beds. In the present article, thus, the information on the three-phase inverse fluidized beds has been summarized and reorganized to suggest a pre-requisite knowledge for the field work in a sense of engineering point of view. The article is composed of three parts; hydrodynamics, heat and mass transfer characteristics of three-phase inverse fluidized beds. Effects of operating variables on the phase holdup, bubble properties and particle fluctuating frequency and dispersion were discussed in the section of hydrodynamics; effects of operating variables on the heat transfer coefficient and on the heat transfer model were discussed in the section of heat transfer characteristics ; and in the section of mass transfer characteristics, effects of operating variables on the liquid axial dispersion and volumetric liquid phase mass transfer coefficient were examined. In each section, correlations to predict the hydrodynamic characteristics such as minimum fluidization velocity, phase holdup, bubble properties and particle fluctuating frequency and dispersion and heat and mass transfer coefficients were suggested. And finally suggestions have been made for the future study for the application of three-phase inverse fluidized bed in several available fields to meet the increasing demands of this system.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.30-30
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• 1999

추진기관의 연소실과 같이 큰 열부하를 받는 경우 막냉각은 연소실을 보호하기 위해서 사용되는 대표적인 냉각기법이다. 막냉각의 성능을 극대화하기 위해서는 냉각유체를 2차원 슬롯을 통해서 분사시키는 것이 가장 효율적이지만 여러 가지 이유 때문에 실제 적용에 있어서는 슬롯입구 부근에 작은 구멍을 만들어 이로부터 분사되는 유체를 통해서 냉각시키게 된다. 본 연구에서는 주어진 덕트에서 분사율, 분사방법, 슬롯의 형상에 따른 슬롯 출구에서의 유동장 및 온도장 측정과 함께 물질전달 방법을 이용하여 슬롯 립(slot lip) 내벽에서 자세한 국소 열/물질전달계수를 구하였다. 분사율 0.5와 1.0에 대해서 주유동과 같은 방향으로 분사시켜줄 경우와, 유동을 제한시켜 주고 이차유동의 방향을 각각 주유동과 같은 방향과 반대방향으로 분사시키는 방법에 대하여 실험하였으며, 슬롯 입구에 경사슬롯을 설치하여 냉각유체를 분사시키는 방법에 대해서 실험하였다.

• Journal of the KSME
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• v.25 no.5
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• pp.413-418
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• 1985

직접 접촉식 교환장치(이하 직접 교환기라 함)에서 액체의 유통형태의 선택은 매우 다양하며 전달계수 역시 개별적인 상황이나 충전물의 종류에 따라서 달라지므로 일률적으로 제시되지 못 하고 있다. 많은 경우 실험을 통하여 열전달 또는 물질전달계수를 측정하게 되나 개수로, 자유 낙하액체막, 액체분류와 같이 이상화가 가능한 경우, 이러한 전달계수를 구하기 위하여 이론적 또는 반실험적인 해석을 수행하기도 한다. 수많은 관련 연구결과들은 층류유동에 관한 것과 난류유동의 경우로 구분되고(예상되듯이 대부분의 직접교환기의 유통영역은 난류쪽이다), 난류 유통의 해석은 다시 표면갱신이론(surface renewal model), 와류확산계수모델(eddy diffusivity model-macroscopic), 미분형와류모델(differential eddy diffusivity model)로 대별된다. 여기서는 수많은 교환기형태의 자료정리보다 상기와 같이 대별된 액체측 유동영역별로 전달현상해석의 방법을 간단히 정리하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.6
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• pp.2132-2146
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• 1991

Extensive experiments were carried out to investigate the mass transfer and flow structures around a circular cylinder with annular fins in crossflow. The naphthalene sublimation method was employed to measure the circumferential and longitudinal variations of mass transfer from the circular cylinder between annular fins and H is the height of the fin from the cylinder surface. A remarkable enhancement of mass transfer due to the horseshoe vortices was observed near the corner junction between the annular fin and circular cylinder. The present results indicate that the local circumferential Sherwood number shows the higher values on the front stagnation point. The maximum augmentation of mass transfer rate at the center of cylinder is found near L/H-0.15 due to the separation bubble along the annular fins. The secondary flows, which are the corner vortices V2 and V3 near the end wall of the annular fin, are fairly predicted from the distributions of local Sherwood number in the spanwise direction. The average Sherwood number of overall surface at L/H=0.15 is larger 2.0 times than that of without annualr fins. The correlations of total average mass transfer rate with L/H and Re$_{L}$ can also be obtained.d.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.9
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• pp.688-697
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• 1994

유체유동이나 열전달 그리고 물질전달 (물질의 혼합 및 확산) 또는 이들 현상이 복합적으로 나 타나는 각종 기계의 설계와 성능 해석을 하기 위해서는 그 현상을 지배하는 편미분 방정식들의 해를 수치적으로 구해야 한다. 유동 상태가 충류 유동인 경우는 지배 방정식의 수가 알고자 하는 미지변수 즉 속도, 압력, 온도, 농도 등의 개수와 같고 또한 이들 변수들의 변동이 그리 심하지 않기 때문에 적절한 수치 해법을 사용하면 그 해를 구할 수 있다. 그러나 난류유동의 경우에는 변수들이 시간상으로 또한 공간적으로 대단히 심하게 변동(fluctuation)하기 때문에 공 학적으로 우리가 원하는 정보들, 즉, 표면 마찰저항이나 양력, 얼전달 계수, 물질 확산계수 등을 현재 수준의 전자계산기로 계산하는 데는 계산시간이 엄청나게 소요될 뿐만 아니라 변수 저장 메모리도 과도하게 차지하기 때문에 실제적인 계산 방법이 되지 못하고 있다. 이러한 이유로 변수들의 순간 변화 상태를 나타내는 지배 방정식들을 해석하는 대신에 이들 지배 방정식의 시 간평균을 취하여 유도한 난류 방정식들을 사용하게 된다. 그러나 이 시간 평균 과정에서 파생 되는 또 다른 미지의 난류 변수들 때문에 난류 지배 방정식에 있어서는 그 지배 방정식의 개수 보다 미지 변수의 개수가 많아져서 난류 지배 방정식을 풀기 위해서는 시간평균 과정에서 나타난 난류 변수들을 원래 있던 미지 변수들의 함수나 방정식의 형태로 가정할 필요가 있게 되는데 이 가정되는 함수 관계들을 난류 계산 모형이라고 한다. 난류 계산 모형은 물리적인 통찰과 직관에 의해서 실용적인 형태로 가정되기도 하지만 최근에는 논리적으로 엄격한 모형 원칙에 따른 수 학적인 방법으로 유도되고 있는데 이 글에서는 일반 독자들이 쉽게 이해할 수 있도록 마하수가 낮은 2차원 비압축성 난류 유동을 예로 들어 x-y 직교 좌표계에서 표현되는 난류 계산 모형들을 소개하고 앞으로듸 발전 방향을 개관하며 현재의 응용 사례들을 예로 들어 모형의 성능을 비교 하여 보기로 한다.

• Journal of the KSME
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• v.26 no.1
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• pp.31-35
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• 1986

물질전달이 포함되는 교환기의 설계목표도 단순열교환기의 경우와 마찬가지로 여러 가지 주어진 제약조건(constraints; 예를들면 교환기의 제원이나 유체유동에 필요한 압력부하등)을 만족시키 면서 전달능력의 단위(number of transfer units, 이하 $N_{tu}$ 로 약함)를 최대로 해 주는데 있다. 그러나 교환장치들의 유형이나 형상에 따라 이같은 동일 목적을 위한 과정은 각양각색 이다. 본장에서는 직접 접촉식 교환기의 많은 종류중 물의 직접증발을 이용한 단열가습장치와 고체건조제 단열제습장치등 두가지의 해석과정을 예시하려고 한다.