• 설비공학논문집
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• 제12권11호
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• pp.963-971
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• 2000

In order to investigate the effects of an electric field on EHD(Electro-hydrodynamic) nucleate boiling hat transfer characteristics in a nonuniform electric field under saturated pool boiling, the basic study has been performed experimentally. In the present study, the working fluid is R-113 and the plate-wire electrode system is used to generate a steep electric field gradient. Boiling parameters are investigated by using a high speed camera. The electric field distribution around a wire is obtained to understand the effect of an electric field on bubble departure/movement. The experimental results show EHD effects are much more considerable when the applied voltage increases. Bubbles depart away from the heated wire in radial direction. It is confirmed that the mechanisms of EHD nucleate boiling are closely connected with the dynamic behavior of bubbles. The boiling parameters are significantly changed by the electric field strength. With increasing applied voltages, the bubble size decreases and the nucleation site density, bubble velocity and bubble frequency increase.

• 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.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권2호
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• pp.88-93
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• 2011

A numerical study of subcooled onset of nucleate boiling (ONB) in a micro-channel under pulsed heating using volume of fluids (VOF) model was conducted. The VOF simulation adopting the existing experimental condition is compared to the experimental data. The time to ONB was determined when the void fraction at the microheater surface first appeared. The theoretical superheat for homogeneous nucleation relatively predicts the transient ONB results of convective flow of water well based on local temperature distribution. It was found that once heat load increases at the heater, transient flow boiling starts to occur faster.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.45-53
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• 2011

Multiphase lattice Boltzmann method (LBM) has been used to simulate the nucleate pool boiling directly. For the phase change model, the thermal model and the Stefan boundary condition were introduced to the isothermal LBM. The phase change model was validated by the bubble growth in a superheated liquid under no gravity. The bubble growth on and departure from a superheated wall has been simulated successfully. The preliminary results showed that the detail process of nucleate pool boiling was in good agreement with the experimental results.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.9-16
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• 2006

The present study is to simulate coolant flow in IC engine cooling passages under subcooled nucleate boiling conditions and investigate thermal stress analysis of the solid part. To consider nucleate boiling heat transfer effect, Chen's empirical formula is used through user subroutine programing in CFD code and then nucleate boiling model is compared with Robinson's experimental results, which shows reasonable agreement. This Chen's nucleate boiling model is applied to single cylinder IC engine model and we do cylinder liner thermal stress analysis using commercial FEM code.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권3호
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• pp.389-396
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• 2001

Direct numerical simulation of bubble growth and merger process on a single nucleation site during partial nucleate boiling is performed. The equations governing conservation of mass, momentum and energy are solved using a finite difference method combined with a level set method for capturing the vapor-liquid interface. The level set method is modified to include the effects of phase change at the interface and contact angle at the wall. Also, a simplified formulation for predicting the evaporative heat flux in a thin liquid micro-layer is developed and incorporated into the level set formulation. Based on the numerical results, the bubble growth and merger pattern and its effect on the heat transfer are discussed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.383.2-383.2
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• 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.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권4호
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• pp.503-517
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• 1995

강제대류 천이비등 열유속을 보다 실제 적으로 예측하기 위한 역학적 모델을 개발하였다. 이 모델은 가열된 벽면 근처를 어떤 기포기둥(Vapor Blanket)이 통과할 때 일어나는 다단계 비등과정 즉, 임계 기포기둥의 형성, 기포기둥밑의 미소액막(Macrolayer)의 기화 및 고갈, 그리고 얇은 기체막에서 일어나는 불안정한 막비등과정에 기초하였다. 핵비등이탈점 (DNB )과 막비등이탈점 (DFB)사이의 천이비등 곡선상의 열유속은 임계 기포기둥이 주어진 벽면을 통과할 동안 상기한 각 비등과정의 지속 시간비(Time Fraction)를 각 비등열유속에 곱한 후 그것을 합하여 정량화하였다. 이 모델의 예측치를 현재까지 발표된 문헌들에 나타난 실험치와 비교한 결과, 본 모델은 저건도 및 10 bar 근처의 고압조건의 실험치를 잘예측하는 것으로 나타났다.

• 설비공학논문집
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• 제3권5호
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• pp.395-403
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• 1991

The purpose of this investigation was to characterize nucleate boiling and burn-out heat flux for rectangular free jet with saturated water impinging perpendicularly and upward against a flat uniform heat flux surface. Heat flux measured for Reynolds number based on rectangular nozzle width and for aspect ratio. The result of nucleate boiling heat transfer was presented nondimensional experimental equation including Nusselt, Boiling, Subcooling, Reynolds and Weber number. The effect of aspect ratio of heated surface in the burn-out heat flux had not appeared distinctly. But for the same aspect ratio, burn-out heat flux increased linearly with increment of nozzle exit velocity.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권6호
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• pp.383-389
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• 2016

사각공동 및 채널이 형성된 마이크로구조 표면을 활용하여 수조비등 임계열유속에 대한 중력 및 모세관 압력의 영향에 대해 연구하였다. 마이크로 공동구조는 모세관 압력에 의한 액체유동을 억제하는 역할을 하였고, 마이크로 채널구조는 비등표면으로의 1차원적인 액체유동을 유발하는데 기여하였다. 이를 통해 임계열유속과 모세관 유동의 상관관계를 정량화할 수 있었다. 비등표면으로의 액체공급을 위한 원동력은 중력수두 및 모세관 압력에 의해 유발될 수 있다. 본 연구에서는 수조비등 실험 및 가시화 데이터의 분석을 통해 수조비등 표면에서의 핵비등을 유지할 수 있는 액체공급은 중력 수두 및 모세관 압력과 밀접한 상관관계를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.