• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.38 no.7
• /
• pp.619-624
• /
• 2014

The critical heat flux (CHF) on a heat transfer surface with nanostructures is known to be significantly better than that on flat surfaces. Several physical mechanisms have been proposed to explain this phenomenon. However, almost all studies conducted so far have been qualitative, and a generalized theory has not yet been established. In this study, we developed a quantitative mechanism for CHF enhancement on a surface with nanostructures, based on vapor recoil and surface adhesion forces. We focused on the increase in the length of the triple contact line owing to the formation of nanostructures and the adhesion force between them and the liquid.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.383.1-383.1
• /
• 2016

열전달 시스템에서 임계 열유속 발생 시 시스템의 물리적 손상을 야기하기 때문에 비등 열전달에서 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계 또는 안전성을 나타낸다. 따라서 열전달 시스템의 안정성을 위해서는 임계 열유속 향상이 필수적이다. 최근에는 나노유체를 열전달 시스템에 적용할 경우 임계 열유속이 증가한다고 보고되었다. 하지만 나노유체는 원전 및 각종 열전달 시스템에 적용 시 나노입자가 열전달 표면에 침착되는 파울링 현상을 발생시킬 수 있으며, 이 때문에 시스템의 열효율이 크게 감소할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 열전달 시스템에 나노유체를 적용했을 때, 나노유체의 침착현상이 시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 유속과 코팅시간이 증가할수록 산화처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 임계 열유속이 크게 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 하지만 나노입자 침착정도와 유속이 증가할수록 비등 열전달 표면과 유체의 포화온도의 차이인 과열도가 상당히 크게 증가함을 알 수 있었으며, 열전달 계수는 순수 물의 0 m/s의 비등 열전달 계수와 비교하면 감소하는 것을 확인하였다.

• Fire Science and Engineering
• /
• v.27 no.6
• /
• pp.15-20
• /
• 2013

The convective heat transfer coefficient, emissivity, and flame heat flux on the surface of Duglas fir are estimated by using repulsive particle swarm optimization. The surface temperature, mass loss rate, and ignition time are measured for various incident heat fluxes from a cone heater of the cone calorimeter. The calculated surface temperatures obtained by using the optimized convective heat transfer coefficient, emissivity and flame heat flux on the surface in this study match well with those obtained from the test. The maximum error between the predicted and measured surface temperatures for the three different external heat fluxes is within 2% showing reasonable agreements. The methodology proposed in this study can be used to obtain various values related to heat transfer on a flaming surface that are difficult to measure in experiments.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.182-182
• /
• 2016

표면영상유속계는 영상분석을 이용하여 홍수시 하천 수표면 유속을 측정하는 비접촉식 유속측정장치이다. 때문에 안전하고 편하게 홍수시 유속을 측정할 수 있으나, 실제 적용상 몇 가지 문제가 있다. 하나는 야간과 악천후에는 영상 촬영이 어렵다는 점이고, 다른 하나는 영상과 실세계와의 좌표변환을 위한 참조점 측량이 반드시 필요하다는 점이다. 본 연구에서는 열영상 카메라를 이용하여 첫 번째 문제를 해결하고, 방향센서(경사계)를 이용하여 두 번째 문제를 해결하여, 언제든지 유속측정이 가능한 실시간 표면영상유속계를 개발하였다. 열영상카메라는 별도의 조명장치없이도 주야간 영상 촬영이 가능하다. 또한 안개의 영향을 받지 않으며, 저유속시 생기는 수면파의 움직임도 잡아낼 수 있는 장점이 있다. 또한, 방향센서를 이용하여 참조점을 이용하지 않고, 좌표변환 관계를 구성할 수 있도록 카메라 모형(camera model)을 구성하였다. 이 카메라 모형에 필요한 외부 변수는 하천수표면과 카메라와의 높이 및 카메라의 두 가지 경사각뿐이다. 여기에 일반적인 카메라 보정에 이용하는 방법으로 구한 카메라 내부 변수를 결합하면 된다. 이렇게 개발한 열영상 표면영상유속계는 실험 수로와 하천 현장에 적용한 결과, 종전보다 훨씬 적용이 간편하며, 매우 높은 정확도로 유속을 측정할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.382.1-382.1
• /
• 2016

비등 열전달 시스템은 각종 발전 시스템, 열교환기, 냉방 및 냉동 시스템과 같이 다양한 산업에서 이용되며 매우 중요시 되고 있다. 또한 비등 열전달 시스템에서의 임계 열유속은 열전달 시스템의 한계 및 안정성을 나타내는 중요한 인자이다. 따라서 비등 열전달 시스템의 성능을 높이기 위해 임계 열유속을 향상시키려는 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 최근에는 작동유체를 나노유체로 사용할 경우 임계 열유속을 크게 향상 시킬 수 있다고 보고되었다. 하지만 작동유체를 나노유체로 사용할 경우 나노입자가 열전달 표면에 침착되는 현상을 유발하며 열전달 시스템의 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 산화 처리된 그래핀 나노유체의 파울링 현상에 따른 열적 특성을 분석해 보았다. 그 결과 산화 처리된 그래핀 나노 파울링은 유속과 파울링을 위한 코팅시간이 증가할수록 산화 처리된 그래핀 나노유체의 임계 열유속이 크게 증가하고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 임계 열유속은 증가하나 비등 열전달 표면의 온도가 크게 증가하고 있음을 확인하였다. 그리고 열전달 계수는 유동이 없는 순수 물 비등 열전달 계수와 비교하여 감소하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1997.10a
• /
• pp.675-680
• /
• 1997

반구형 간극에서 히터 출력이 임계열유속(CHF)에 이르렀을 때 히터표면의 온도 변화와 CHF 값을 측정하였다. 반구형 히터의 직경은 498mm 이고 간극은 1, 2mm 에서 실험을 수행하였다. 히터표면의 온도는 항상 간극상단의 특정 부분에서부터 증가하기 시작하였다. 즉, 이곳에서 국부적인 dryout이 발생한 것으로 판단된다. 히터의 열속이 증가함에 따라 dryout 부분은 원주방향과 아래방향으로 확장되었다. 한편 임계열유속보다 작은 열속에서는 dryout 영역이 변하지 않는 정상상태가 존재하였으나 임계열유속에서는 열속이 고정되어 있어도 dryout 영역이 스스로 확장되어 나갔다. 이 실험은 계속 진행중이며 현재까지 측정된 CHF 값을 제시하였다. CHF 값은 간극을 대상으로 개발된 기존의 실험식보다 낮게 측정되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.37 no.4
• /
• pp.343-352
• /
• 2013

In this study, a smooth flat surface, low fin, Turbo-B, and Thermoexcel-E surfaces are used to examine the effect of the flow velocity on the pool boiling heat transfer coefficients (HTCs) and critical heat fluxes (CHFs). HTCs and CHFs are measured on a smooth square heater of $9.53{\times}9.53mm^2$ at $60^{\circ}C$ in a pool of pure water at various fluid velocities of 0, 0.1, 0.15, and 0.2 m/s. Test results show that for all surfaces, CHFs obtained with flow are higher than those obtained without flow. CHFs of the low fin surface are higher than those of the Turbo-B and Thermoexcel-E surfaces due largely to the increase in surface area and sufficient fin spaces for the easy removal of bubbles. CHFs of the low fin surface show even 5 times higher CHFs as compared to the plain surface. On the other hand, both Turbo-B and Thermoexcel-E surfaces do not show satisfactory results because their pore sizes are too small and water bubbles easily cover them. At low heat fluxes of less than $50kW/m^2$, HTCs increase as the flow velocity increases for all surfaces. In conclusion, a low fin geometry is good for application to steam generators in nuclear power plants.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.383.2-383.2
• /
• 2016

임계 열유속 현상은 열전달 시스템에서 가열조건이나 유동조건이 변함에 따라 열전달 표면 부근의 유체상태가 액체에서 기체로 바뀌면서 열전달계수가 급격히 감소하는 현상을 말한다. 임계 열유속 발생 시 핵 비등 영역에서 순간적으로 막 비등 영역으로 넘어가면서 원전 시스템의 물리적 파괴를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 임계 열유속 현상은 시스템 설계 및 안전해석 뿐만 아니라, 열교환 및 냉각 장치 설계에서 중요하게 고려되고 있다. 특히, 비등 열전달 시스템에서 임계 열유속 발생 시 시스템의 물리적 손상을 야기하게 된다. 따라서 원전 시스템을 보호하면서 성능을 극대화시키기 위해서는 임계 열유속 향상이 필수적이며, 임계 열유속 향상을 위한 대안 중 하나로서 열적 특성이 우수한 나노유체를 열전달 시스템에 적용하여 임계 열유속 향상을 위한 연구가 지속되고 있다. 따라서 본 연구에서는 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체를 사용하여 각각 0.5 m/s, 1.0 m/s, 1.5 m/s의 유속에서 임계 열유속과 열전달 계수를 측정하였다. 그 결과 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 유속이 증가 할수록 임계 열유속이 증가하는 것을 확인 하였으며, 순수물과 비교하여 최대 62.64% 증가함을 확인하였다. 그리고 산화 처리된 다중벽 탄소나노튜브 나노유체의 비등 열전달 계수 또한 유속이 증가 할수록 비등 열전달 계수가 증가하는 것을 확인하였며 최대 24.29% 증가함을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.47 no.1
• /
• pp.66-74
• /
• 2019

Instead of securing thermophysical properties throughout the entire lunar surface, a theoretical method to predict the lunar surface temperature accurately using improved Lumped System Model (LSM) was developed. Based on the recently published research, thermal mass per unit area at the top regolith layer is assumed uniform. The function of bottom conductive heat flux was introduced under the theoretical background. The LSM temperature prediction agrees well with the DLRE measurement except for dusk, dawn and high latitude region where the solar irradiation is weak. The relative large temperature discrepancy in such region is caused by the limit of the bottom conductive heat flux model. The surface temperature map of the moon generated by the LSM method is similar to the DLRE measurement except for the anomalous temperature zones where surface topography and thermophysical properties appear in highly uneven.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.503-510
• /
• 2010

The quick variation of the canister wall temperature causes the modification of the shape of canister wall. This paper is the possibility of adoption and the error analysis about the transient heat flux method. The commercial code(Fluent Ver6.2.16) was employed for the calculation of surface temperature in the case of steady and unsteady heat flux condition. Based the surface temperature variation and surface material property, transient heat flux method can calculate the surface heat flux. In the case of steady heat flux condition, the error is about 2%, and in the case of unsteady heat flux condition, the error is about 3.6%. With the unsteady heat flux condition, the time which reach the maximum surface heat flux is almost same between the numerical analysis and transient heat flux method.