The effects of mixing vanes (MVs) attached to a grid spacer on the characteristics of air-water annular flows were experimentally investigated. To know the effects, a grid spacer with or without MV was inserted in a vertical circular pipe of 16-mm internal diameter. For three cases (i.e., no spacer, spacer without MV, and spacer with MV), the liquid film thickness, liquid entrainment fraction, and deposition rate were measured by the constant current method, single liquid film extraction method, and double liquid film extraction method, respectively. The MVs significantly promote the re-deposition of liquid droplets in the gas core flow into the liquid film on the channel walls. The deposition mass transfer coefficient is three times higher for the spacer with MV than for the spacer without MV, even for cases 0.3-m downstream from the spacer. The liquid film thickness becomes thicker upstream and downstream for the spacer with MV, compared with the thickness for the spacer without MV and for the case with no spacer.
In case the systems have radioactivity, toxic liquid or expensive fluid, and have to be performed repair work at one point of the system pipe, the formation of an internal ice plug by the removal of heat from the pipe is often consideredas a useful method. In this procedure, an annular jacket is placed around the pipe, and the jacket is then filled with liquid Nitrogen(-196.deg. C). Thermal analysis by the finite element method based on the laboratory experiments has been constructed. The result of the finite element analysis on the experimental model shows to be reasonable, and thus the finite element analysis for different pipe size, material and thickness has been performed to see if the ice plugging procedure in various applications can be safely performed without possibility of damage to the pipe. It has been confirmed that in carbon steel pipes the maximum stress is found around the boundary of the freezing jacket, and the stress increases as pipe thickness increases, but the maximum stress shows no consistency along the increment of the pipe diameter. The maximum stresses appear lower than yield stress in carbon steel. It has been also shown that in stainless steel pipes the maximum stresses are also found around the boundary of the freezing jacket, but almost the same value in spite of different pipe size an thickness, and the maximum stresses show slightly higher than the yield stress of the stainless steel.
Steel-pipe civil structures, including steel-pipe energy piles and cast-in-place piles (CIPs), utilize steel pipes as their primary reinforcements. These steel pipes facilitate the circulation of a working fluid through their annular crosssection, enabling heat exchange with the surrounding ground formation. In this study, the cooling performance of a ground source heat pump (GSHP) system that incorporated steel-pipe civil structures was investigated to assess their applicability. First of all, the thermal performance test was conducted with steel-pipe CIPs to evaluate the average heat exchange amount. Subsequently, a GSHP system was designed and implemented within an office container, considering the various types of steel-pipe civil structures. During the performance evaluation tests, parameters such as the coefficient of performance (COP) and entering water temperature (EWT) were closely monitored. The outcomes indicated an average COP of 3.74 for the GSHP system and the EWT remained relatively stable throughout the tests. Consequently, the GSPH system demonstrated its capability to consistently provide a sufficient heat source, even during periods of high cooling thermal demand, by utilzing the steel-pipe civil structures.
The refrigerant after the expansion valve interchanges the heat at the evaporator. At this moment, the state of gas and liquid becomes two-phase flow and causes irregular noise. In order to avoid the noise, the two-phase flow pattern should be predicted. In this paper, the procedure to predict the two-phase flow patterns such as churn flow and annular flow was suggested using the CFD software. The experiments using refrigerant-supplying equipment was carried out and the noise levels according to the flow pattern were measured. The flow patterns predicted by this procedure showed good agreement with those by experiments. The churn flow is noisier than annular flow pattern.
Models for the rate of atomization and deposition of droplets for stratified and annular flow in horizontal pipes are presented. The entrained fraction is the result of a balance between the rate of atomization of the liquid layer that is in contact with air and the rate of deposition of droplets. The rate of deposition is strongly affected by gravity in horizontal pipes. The gravitational settling of droplets is influenced by droplet size: heavier droplets deposit more rapidly. Model calculation and simulation results are compared with experimental data from various diameter pipes. Validation for the suggested models was performed by comparing the Safety and Performance Analysis Code for Nuclear Power Plants calculation results with the droplet experimental data obtained in various diameter horizontal pipes.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제16권1호
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pp.65-84
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2012
We present an application of the variational multiscale methodology to the computation of concentric annular pipe flow. Isogeometric analysis is utilized for higher order approximation of the solution using Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) functions. The ability of NURBS to exactly represent curved geometries makes NURBS-based isogeometric analysis attractive for the application to the flow through the curved channel.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제17권2호
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pp.37-44
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2009
It is well known that a refrigerant-induced noise is caused by two-phase flow in the indoor unit of a heat pump air-conditioner. Especially when the flow pattern in a pipe is intermittent flow, the irregular noise occurs frequently. But it is very difficult to avoid this kind of the noise for the application of air-conditioner. Therefore, in this research, the flow patterns at two-phase flow state in a pipe of the indoor unit for the air-conditioner are researched using cycle simulator at typical cycle conditions. In order to find the relationship between refrigerant-induced noise and flow pattern, the noise patterns are investigated with respect to the estimated flow pattern from the various flow pattern maps. Base on the estimations of the flow patterns by those maps, the refrigerant-induced noise is evaluated as decreasing tube diameter, which can transit the flow pattern from slug to annular flow.
In order to elucidate the operational characteristics of rotating heat pipes, the internal flow patterns and heat transfer performance are investigated. Flow patterns and its transition are studied with various rotational speeds by visualizing flows established inside a rotating tube. To verify those results of analysis, 2 heat pipes of the same geometries but fill charge rates of 7, 30% were manufactured and submitted to operating tests. Comparison of experimental results on heat transfer rate show a fairly good agreement with the analytical results. The analysis reveals that the optimum charge ratio is ranged in 4~7% depending on the quantity of thermal loads. but the heat pipe with 7% of fill charge ratio reached dry-out limitation at heat flux of $q^{{\prime}{\prime}}=6.2kW/m^2$ lower than that of analytic results. Transition of flow regime was well related to the correlation by Semena & Khmelev on transient centrifugal Froude Number Frc. But hysteresis phenomenon was observed in transition of flow regime, when the rotational speed was stepwisely changed in the way to undergo 1 cycle.
자성유체는 고액혼상유체로 뉴턴유체와 달리 자기력에 반응하는 유체이다. 본 연구에서는 금속과 유체의 특성을 겸비한 자성유체의 열전달 특성을 밀도 있게 연구함을 목적으로, 그 대상을 이중원관으로 하여 열대류현상을 고찰하기 위해 내부원관을 가열하고, 외부원관을 냉각하면서, 또한 외부에서 인가자장의 세기와 방향에 따라 자연대류 현상의 변화 및 열전달 특성을 수치해석적으로 연구하여, 실험결과와 비교 검토하였다. 자성유체의 자연대류현상은 인가자장에 따라 제어할 수 있었고, 평균 뉴셀트수를 구한 결과로서 자장을 가하지 않았을 경우와 비교해 보면 열전달은 자장을 중력방향으로 가하거나 중력과 반대방향으로 그세기를 -14 mT이상 가했을 때 증가하였고, 중력과 반대방향으로 감했을 때 감소하였다. 특히 자장의 세기가 -14 mT가 되면 열전달은 최소가 되었다.
The paper concerns numerical study of fully developed laminar flow of a Newtonian water and non-Newtonian fluids, 0.2% aqueous of sodium carboxymethyl cellulose(CMC) solution in eccentric annuli with combined bulk axial flow and inner cylinder rotation. Pressure losses and skin friction coefficients have been measured when the inner cylinder rotates at the speed of 0~200 rpm. A numerical analysis considered mainly the effects of annular eccentricity and inner cylinder rotation. The present analysis has demonstrated the importance of the drill pipe rotation and eccentricity. In eccentricity of 0.7 of a Newtonian water, the flow field is recirculation dominated and unexpected behavior is observed. it generates a strong rotation directed layer, that two opposing effects act to create two local peaks of the axial velocity. The influences of rotation, radius ratio and working fluid on the annular flow field are investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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