• 제목/요약/키워드: 임계 열유속

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다양한 표면에서 유동 속도에 따른 풀 비등 열전달에 관한 연구 (Study of Pool Boiling Heat Transfer on Various Surfaces with Variation of Flow Velocity)

  • 강동규;이요한;서훈;정동수
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제37권4호
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    • pp.343-352
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    • 2013

  • 본 연구에서는 열전달 표면의 형상과 그 위에서의 유동 속도의 변화에 따른 풀 비등 열전달계수의 변화를 살펴보기 위해 평판, 낮은 핀, Thermoexcel-E, Turbo-B 표면을 사용하여 유동 속도를 변화시켜가며 임계 열유속까지 열전달계수를 측정하였다. 작동 유체로는 증류수를 사용하였고 사각 평면 히터($9.53{\times}9.53mm$)를 이용하여 네 가지 표면에서 임계 열유속까지의 데이터를 얻을 수 있도록 장치를 제작하였고 $60^{\circ}C$에서 유동 속도를 0, 0.1, 0.15, 0.2m/s로 변화시켜가며 데이터를 취했다. 실험 데이터를 보면 모든 표면에서 유동이 있을 때의 임계 열유속은 유동이 없을 때에 비해 높은 것으로 나타났다. 또한 표면적의 증가와 기포 이탈에 충분한 핀 간격 등으로 인해 낮은 핀 표면의 임계 열유속은 평판이나 Turbo-B, Thermoexcel-E 표면보다 훨씬 놓았고 평판에 비해서는 무려 5배 정도의 향상을 보였다. 한편 대형 냉동기의 증발기용으로 개발된 Turbo-B와 Thermoexcel-E 표면은 물에서 기포의 이탈 지름이 크므로 열전달계수와 임계 열유속 모두 예상보다 큰 효과를 나타내지 않았다. $50kW/m^2$이하의 저열유속에서는 모든 표면에 대해 유동 속도 증가에 따라 열전달계수가 증가하였다. 결론적으로 핵발전소의 증기발생기에 적용하기에는 낮은 핀 형상의 표면이 가장 좋은 것으로 나타났다.

  • https://doi.org/10.3795/KSME-B.2013.37.4.343 인용 PDF KSCI

탄소나노튜브 적용 나노유체의 임계 열유속까지의 비등 열전달계수 (Boiling Heat Transfer Coefficients of Nanofluids Containing Carbon Nanotubes up to Critical Heat Fluxes)

  • 박기정;이요한;정동수;심상은
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권7호
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    • pp.665-676
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    • 2011

  • 본 연구에서는 순수 물에 탄소나노튜브를 분산시킨 나노유체를 작동유체로 하여 $60^{\circ}C$ 에서 정사각형 구리 평면 히터를 이용하여 핵 비등 열전달계수와 임계 열유속을 측정하였다. 탄소나노튜브의 체적비는 0.0001%, 0.001%, 0.01%까지 변화시켜 실험을 수행하였다. 탄소나노튜브는 고분자 물질을 사용하여 분산시키지 않고 탄소나노튜브에 직접 산화처리를 하여 분산시켰다. 실험 결과 나노유체의 열전달계수는 순수 물과 비교해 모든 체적비에서 증가하였다. 산화 처리를 한 탄소나노튜브는 비등이 일어나는 동안 열 경계층 안에서 열전도도가 큰 탄소나노튜브가 침착되지 않고 열전달 표면에 자주 접촉함으로써 열 경계층을 교란시켜 비등 열전달을 촉진시키는 것으로 사료된다. 임계 열유속은 체적비 0.001%에서 순수 물의 결과에 비해 150%까지 증가하였다. 이는 열전달 표면에서 탄소나노튜브가 매우 얇게 침착되어 생긴 나노 막으로 인해 거대한 기포막의 형성이 억제되고 핵 비등이 높은 열유속에서도 지속되어 임계 열유속이 증가하는 것으로 판단된다.

  • https://doi.org/10.3795/KSME-B.2011.35.7.665 인용 PDF KSCI

CANFLEX-RU(0.9%) 핵연료다발의 예비 열수력 특성 해석

  • 전지수;박주환;민병주;정창준;석호천
    • 한국원자력학회:학술대회논문집
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    • 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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    • pp.526-531
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    • 1998

  • 본 논문은 농축도 0.9%의 순환우라늄 핵연료(CANFLEX-RU)에 대한 축방향 출력분포(AFD) 및 반경방향 출력분포(RFD) 특성을 조사하고 CANFLEX-RU 다발이 장전된 CANDU줄 채널의 예비 열수력 해석을 수행하였다. CANFLEX-RU 다발의 4 bundle shift 핵연료 교체 방법에 따라 AFD 분포 특성은 정점(Peak) 열속이 채널 상류쪽으로 이동하였고 채널 중심 부근에서 평탄하거나 다소 오목한 형상을 보여주었다. RFD 분포를 표현하는 적절한 변수로서 국부 다발열유속비를 정의하고, 이 비와 국부 표면열유속비의 상호 관계식을 도출하였다. 연소도에 따른 최외환봉의 국부 다발열유속비 변화를 조사한 결과로서, CANFLEX-RU 다발의 최대 국부 다발열유속비는 초기 연소도에서 발생되었고 이 값 CANFLEX-NU 다발 보다는 크고 37-핵연료봉다발 보다는 작았다. CCP 계산시에 RFD 분포 효과를 고려하는 방안으로서 최외환봉 열유속을 다발의 국부 열유속으로 가정하였다 이는 임계열유속이 -10.2% 감소한 조건을 사용하여 CCP를 계산하는 결과가 되었다. 다발-블균형 계수를 이용한 CCP 민감도 결과와 본 계산에서 얻은 CCP 결과에 의하면, CANFLEX-RU의 CCP 는 CANFLEX-NU에 비교해서 土1.0% 이내로 근사한 분포가 예상되었으며 이는 AFD 분포 효과가 RFD 분포에 의한 CCP 감소를 보상하기 때문이다. 결론적으로, CANFLEX-RU는 열수력적 설계 관점에서 CANFLEX-NU에 비교해서 열적 성능이 저하되지 않았고 따라서 기존 37-핵연료봉다발에 대한 CANFLEX-NU의 열여유도 증가와 같은 장점을 유지할 것으로 예상되었다.

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비정상 열전도 역산법에 의한 분무냉각 임계열유속(CHF)의 측정에 관한 연구 (Measurement of Critical Heat Flux Using the Transient Inverse Heat Conduction Method in Spray cooling)

  • 김영찬
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권10호
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    • pp.653-658
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    • 2016

  • 본 연구에서는 비정상 열전도 역산문제의 해석이 가능한 프로그램을 이용하여 온도측정의 시간간격, 측정위치가 분무냉각 열유속의 측정결과에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. CHF 부근에서는 온도측정의 시간간격이 커질수록 비정상 열전도 역산법을 이용하여 계산한 열유속은 점차 감소하고 있음을 알 수 있었다. CHF 부근에서는 열유속이 매우 빠르게 변화하기 때문에 시간간격을 일정 값 이하로 작게 측정하여 열유속을 계산하는 것이 매우 중요할 것으로 판단된다. 온도측정위치는 비정상 열전도 역산법을 이용한 CHF 부근의 계산결과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 파악되었다. 실험결과로부터 CHF 과열도는 열전대의 측정위치가 전열면 표면에 가까울수록 약간 고온으로 이동하는 경향이 있음을 알 수 있었다.

  • https://doi.org/10.3795/KSME-B.2016.40.10.653 인용 PDF KSCI