• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제47권4호
• /
• pp.398-406
• /
• 2015

In this study, R-123 flow boiling experiments were carried out to investigate the effects of nanoparticle deposition on heater surfaces on flow critical heat flux (CHF) and boiling heat transfer. It is known that CHF enhancement by nanoparticles results from porous structures that are very similar to layers of Chalk River unidentified deposit formed on nuclear fuel rod surfaces during the reactor operation period. Although previous studies have investigated the surface effects through surface modifications, most studies are limited to pool boiling conditions, and therefore, the effects of porous surfaces on flow boiling heat transfer are still unclear. In addition, there have been only few reports on suppression of wetting for decoupled approaches of reasoning. In this study, bare and $Al_2O_3$ nanoparticle-coated surfaces were prepared for the study experiments. The CHF of each surface was measured with different mass fluxes of $1,600kg/m^2s$, $1,800kg/m^2s$, $2,100kg/m^2s$, $2,400kg/m^2s$, and $2,600kg/m^2s$. The nanoparticle-coated tube showed CHF enhancement up to 17% at a mass flux of $2,400kg/m^2s$ compared with the bare tube. The factors for CHF enhancement are related to the enhanced rewetting process derived from capillary action through porous structures built-up by nanoparticles while suppressing relative wettability effects between two sample surfaces as a highly wettable R-123 refrigerant was used as a working fluid.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.3-17
• /
• 1999

산호제의 양이 충분치 못한 밀폐된 공간에서는 화재가 발생하지 않으리라는 기대를 깨고, 다공성 물질내부에서 공극안에 있는 산화제를 이용하여 서서히 연소되는 smoldering 반응을 통하여 대형 화재가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 하나의 실제 화재 사건을 화재 조사 방법에 의하여 기술한 보고서를 바탕으로 하여 smoldering 연소가 화재의 발생에 미치는 영향을 예시하였으며, 예시된 사고의 smoldering 연소를 강제대류에 의한 하향식 역방향 smoldering으로 모델링하였다. 화학반응으로는 열분해가 없는 1 단계 반응이 채택되어, 온도 및 산화제의 공간적 분포와 smoldering의 전파속도를 수치적으로 모사하였다. 수치결과로서 유입되는 산화제의 양과 연료의 공극률이 반응지역의 전파속도를 결정하는 가장 우세한 인자로 파악되었다. 그러므로 smoldering 에 의한 화재 발생시 유입되는 산화제의 양과 연료의 공극률과의 관계를 알고 있다면 주어진 연료의 공극률에 대하여 유입되는 산화제의 양을 제어함으로써 불길로의 천이를 억제할 수 있음을 제시하고 있다.

• 한국연소학회지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.1-11
• /
• 1998

Experimental investigation on flame spread of blended fuel droplet arrays has been conducted for droplet diameters of 1.0mm and 0.75mm using high-speed chemiluminescence images of OH radical. The flame spread rate is measured with blended fuel composition, droplet diameter, and droplet spacing. Flame spread is categorized into two: a continuous mode and an intermittent one. There exist a limit droplet spacing, above which flame does not spread, and a droplet spacing of maximum flame spread, which is closely related to flame diameter. It is seen that flame spread rate is mainly dependent upon the relative position of flame zone within a droplet spacing. In case of large droplet, the increase of % volume of Heptane induces the shift of limit droplet spacing to a larger spacing since volatile Heptane plays a role of an enhancer of flame spread rate. In case of small droplet, the increase of % volume of Heptane leads to the shift of limit droplet spacing to a smaller droplet spacing. This is so because of the delayed chemical reaction time by the rapid increase of mass flux of fuel vapor for small droplet.

• 한국분무공학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.95-102
• /
• 2020

Six shear coaxial injectors for a 3 tonf-class liquid rocket engine using oxygen and methane as propellants were designed and manufactured by considering geometric design parameters such as a recess length and a taper angle. Cold-flow tests on the injectors were performed using water and air as simulants. By changing the water mass flow rate and air mass flow rate, the injection pressure drop under single-injection and bi-injection was measured. The discharge coefficients through the injector oxidizer-side and fuel-side were calculated and the discharge coefficient ratio between bi-injection and single-injection was obtained. Under single-injection, the recess served to reduce the injection pressure drop on the injector fuel-side. For the injectors without recess, the discharge coefficients under bi-injection were almost the same as those under single-injection. However, for the injectors with recess, the taper angle and bi-injection had a significant effect on the discharge coefficient.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.79-88
• /
• 2017

램젯 연소실 조건에서 점화보조제가 도포된 Fuel-rich 추진제의 점화 실험을 수행하여 점화 지연과 연소 유지를 확인하였다. 연료 그레인은 HTPB에 AP 파우더 15 wt.%, Al 파우더 5 wt.%가 혼합된 형태로 구성되어 있다. 한편 연료 그레인에 $NC/BKNO_3$와 Composite 추진제로 이루어진 점화보조제를 도포하여 빠른 점화지연이 나타나도록 하였다. 에탄올 블렌딩 과산화수소 가스발생기를 통해 램젯 연소실의 공기와 가깝도록 온도, 압력, 산소 조성을 조절한 산화제 가스를 유속 $200kg/m^2s$으로 공급하였다. 실험 결과, 점화보조제가 잘 작동하여 연료그레인에서 0.6초의 점화 지연시간을 파악하였고 연소 중에는 화염이 유지되는 것을 확인하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
• /
• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
• /
• pp.522-527
• /
• 1997

A total of 386 critical flow data points from 19 runs of 27 runs in the Marviken Test were selected and compared with the predictions by the correlations based on the critical flow scaling parameters. The results show that the critical mass flux in the very large diameter pipe can be also characterized by two scaling parameters such as discharge coefficient and dimensionless subcooling( $C_{d, ref}$ and $\Delta$ $T^{*}$$_{sub}$). The agreement between the measured data and the predictions are excellent.t.ons are excellent.t.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제31권8호
• /
• pp.69-76
• /
• 2003

액체로켓 연소기 내의 막냉각 특성 분석을 위한 비회체 분무연소에 대한 수치해석을 수행하였다. 막냉각 연료의 특성에 따른 연소기 벽면의 온도변화를 살펴보기 위하여 막냉각용 연료의 유랑, 막냉각용 액적의 직경, 그리고 공기/연료 혼합비를 매개변수로 한 수치해석을 수행하여 연소기 벽면의 온도는 막냉각용 연료 액적 직경의 변화에는 큰 영향을 받지 않지만 막냉각용 연료 유량 및 공기/연료 혼합비에 영향을 받고 있음을 확인하였다. 또한, 추진기관 벽면으로 전달되는 전도 및 복사열유속을 고찰함으로서 이러한 액체 추진기관의 연소특성을 이해하기 위해서는 열복사 및 물성치의 적절한 고찰이 필요함을 지적하였다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.25-31
• /
• 2007

본 연구에서는 샌드위치 패널 심재에 대한 연소열과 일정한 외부 복사열에 의한 연소특성을 분석하였다. 일정한 외부 복사열원에 노출된 샌드위치 패널 심재의 착화시간, 임계열유속, 착화온도, 시료 표면 온도의 변화를 측정하기 위해 3가지 Type의 시료를 사용하였으며, 연소열을 측정하기 위해 Oxygen bomb calorimeter를, 연소특성을 측정하기 위해 Mass loss calorimeter를 사용하였다. 연소특성을 측정하기 위해 $100\;mm{\times}100\;mm{\times}50\;mm$ 크기의 시료를 사용하였다. 연구결과, 연소열과 착화온도에 있어서 가장 좋은 특성을 갖는 것은 Type B인 반면 임계열유속과 시료 표면온도 변화에 있어서는 Type C에서 가장 좋은 특성을 나타내었다. 모든 연구 데이터를 종합한 결과 Type C가 가장 좋은 화재안정성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 향후, 샌드위치 패널 심재에 대한 열방출률 특성과 질량감소속도에 대한 실험연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.39-44
• /
• 2019

본 연구에서는 구획 화재 시 벽면을 구성하고 있는 재료 특성과 질량 유속의 상관관계를 분석하였다. 이를 위해서 내화보드와 철판 각각을 사용하여 폭 0.3 m, 높이 0.5 m 그리고 길이 3.0 m의 한 쪽 면이 밀폐된 구조물을 제작하였으며, 헵탄 풀 화재 실험을 수행하여 연소면적 $0.01m^2$과 $0.0225m^2$ 각각에 대해서 화원의 위치 변화에 따른 질량 감소율을 산출하였다. 그 결과 헵탄의 질량 유속은 연소 초기 $0.0087kg/m^2{\cdot}s$에서 내화보드 구조물의 경우 최대 $0.166kg/m^2{\cdot}s$로 증가하였으며, 철판 구조물의 경우 최대 $0.019kg/m^2{\cdot}s$ 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 구획 공간에서 화재 확산을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 재료의 열적 특성과 기하학적 형상을 고려하여 화재시나리오가 구성되어야 하는 것을 의미한다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제54권3호
• /
• pp.842-848
• /
• 2022

Parametric studies of heat transfer and fluid flow are very important research of interest because the design and operation of fluid flow and heat transfer systems are guided by these parametric studies. The safety of the system operation and system optimization can be determined by decreasing or increasing particular fluid flow and heat transfer parameter while keeping other parameters constant. The parameters that can be varied in order to determine safe and optimized system include system pressure, mass flow rate, heat flux and coolant inlet temperature among other parameters. The fluid flow and heat transfer systems can also be enhanced by the presence of or without the presence of particular effects including gravity effect among others. The advanced Generation IV reactors to be deployed for large electricity production, have proven to be more thermally efficient (approximately 45% thermal efficiency) than the current light water reactors with a thermal efficiency of approximately 33 ℃. SCWR is one of the Generation IV reactors intended for electricity generation. High Performance Light Water Reactor (HPLWR) is a SCWR type which is under consideration in this study. One-eighth of a proposed fuel assembly design for HPLWR consisting of 7 fuel/rod bundles with 9 coolant sub-channels was the geometry considered in this study to examine the effects of system pressure and mass flow rate on wall and fluid temperatures. Gravity effect on wall and fluid temperatures were also examined on this one-eighth fuel assembly geometry. Computational Fluid Dynamics (CFD) code, STAR-CCM+, was used to obtain the results of the numerical simulations. Based on the parametric analysis carried out, sub-channel 4 performed better in terms of heat transfer because temperatures predicted in sub-channel 9 (corner subchannel) were higher than the ones obtained in sub-channel 4 (central sub-channel). The influence of system mass flow rate, pressure and gravity seem similar in both sub-channels 4 and 9 with temperature distributions higher in sub-channel 9 than in sub-channel 4. In most of the cases considered, temperature distributions (for both fluid and wall) obtained at 25 MPa are higher than those obtained at 23 MPa, temperature distributions obtained at 601.2 kg/h are higher than those obtained at 561.2 kg/h, and temperature distributions obtained without gravity effect are higher than those obtained with gravity effect. The results show that effects of system pressure, mass flowrate and gravity on fluid flow and heat transfer are significant and therefore parametric studies need to be performed to determine safe and optimum operating conditions of fluid flow and heat transfer systems.