• 한국해양공학회지
• /
• 제13권2호통권32호
• /
• pp.129-137
• /
• 1999

The time of the onset of double-diffusive convection in time-dependent, nonlinear concentration fields is investigated theoretically. The initially quiescent horizontal fluid layer with a uniform temperature gradient experiences a sudden concentration change from below, but its stable thermal stratification affects concentration effects in such way to invoke convective motion. The related stability analysis, including Soret effect, is conducted on the basis of the propagation theory. Under the linear stability theory the concentration penetration depth is used as a length scaling factor, and the similarity transform for the linearized perturbation equations. The newlly obtained stability equations are solved numerically. The resulting critical time to mark the onset of regular cells are obtained as a function of the thermal Rayleigh number, the solute Rayleigh number, and the Soret effect coefficient. For a certain value of the Soret effect coefficient, the stable thermal gradient promote double-diffusive convective motion.

• 설비공학논문집
• /
• 제13권12호
• /
• pp.1282-1287
• /
• 2001

This study presents the numerical analysis of natural convection of a micro- environments with air permeability in the clothing air-layer. As a numerical model the clothing air layer of shoulder and arm were adopted. Finite volume method for two-dimensional laminar flow was used for the analysis of flow and thermal characteristics of velocity, temperature and concentration in the air layer between body and clothing. As temperature boundary conditions, a body skin has a high temperature with $34^{\circ}C$ and the environmental temperatures are 5, 15 and $25^{\circ}C$ for various permeability coefficients. The distributions of concentration, temperature and velocity are shown that two large cells form at horizontal and vertical air layer, respectively. As the temperature difference between body skin and environment decreases, the heat transfer is decreased rapidly.

• 대한설비공학회지:설비저널
• /
• 제10권3호
• /
• pp.185-219
• /
• 1981

To analyze two dimensional incompressible laminar natural convection in a rectangular enclosure heated from below and cooled by a horizontal ceiling and two vertical walls, he primitive Navier-Stokes equations and the energy equation were solved numerically in time dependent form by a marker and cell method. A successive over-relaxation method for the elliptic portion of the problem and an explicit method for the parabolic portion were applied for the range of Grashoff number of $5{\times}10^3\;to\;5{\times}10^4$ to get the transient and steady state dimensionless temperature and velocity profiles. For the range of aspect ratio $L/H{\leqq}2.4$ in which only a pair of convection rolls exists mean Nusselt number calculated are as follows : $$N_{NU}0.89\;N_{Gr}^{0.2}(H/L)^{0.45}$$ By path lines drawn by marker particle trajectories roll number of cellular motion were observed for various aspect ratio of the enclosure.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권5호
• /
• pp.723-729
• /
• 2019

A theoretical analysis was conducted of convective instability driven by buoyancy forces under transient temperature fields in an annular porous medium bounded by coaxial vertical cylinders. Darcy's law and Boussinesq approximation are used to explain the characteristics of fluid motion and linear stability theory is employed to predict the onset of buoyancy-driven motion. The linear stability equations are derived in a global domain, and then cast into in a self-similar domain. Using a spectral expansion method, the stability equations are reformed as a system of ordinary differential equations and solved analytically and numerically. The critical Darcy-Rayleigh number is founded as a function of the radius ratio. Also, the onset time and corresponding wavelength are obtained for the various cases. The critical time becomes smaller with increasing the Darcy-Rayleigh number and follows the asymptotic relation derived in the infinite horizontal porous layer.

• 설비공학논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.312-322
• /
• 1997

The natural convective flow in a two-dimensional square enclosure with horizontal partitions is investigated numerically. The enclosure was composed of the lower hot and the upper cold horizontal walls and the adiabatic vertical walls, and two identical partitions were positioned perpendicularly at the mid-height of the right and left walls, respectively. The governing equations are solved by using the finite element method with Galerkin method. Calculations are made for different partition lengths, partition conductivites, and Rayleigh numbers based on the temperature difference between two horizontal walls and the enclosure height with water(Pr=4.95). An oscillatory motion of the natural convective flow is affected significantly by the variation of the gap width and Rayleigh number. When the gap width is comparatively short, the heat transfer rate is raised with the increase of the thermal conductivity of partitions. However, for sufficiently large gap widths at higher Rayleigh numbers, the average Nusselt numbers of the conductive partitions are smaller than those of the adiabatic partitions.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제22권2호
• /
• pp.210-218
• /
• 1998

Experimental results for forced convection condensationof Refrigerant-22 and ternary Refrigerant-407c(HFC-32/125/134a 23/25/52 wt%) considered as a substitute R-22 inside horizontal micor-fin tubes are presented. The test section was horizontal double-tubed counterflow condenser with a length 4000 mm micro-fin tube having 9.53 mm OD., 0.2 mm fin height and 60 fins. The refrigerants R-22 and R-407c were cooled by a coolant circulated in a surrounding annulus. The range of parameters of mass velocity was varied from 102.1 to 301.0kg/($\textrm{m}^{2}.s$) with inlet quality 1.0. Both refrigerant R-22 and its alternative refrigerant R-407c were tested within the same range of parameters. At the given experimental conditions for R-22 and R-407c the pressure drops for R-407c were considerably higher than those for R-22 at micro-fin tubes. Over the mass velocity range tested the PF(penalty factor)was lower than the increasing ratio of heat transfer area by fins. Based on the data correlation was proposed for predicting the frictional pressure drops for R-22 and R-407c for a duration of condensation inside a horizontal micro-fin tube.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.94-100
• /
• 1999

음향광 소재와 광전자 재료용으로 적합한 염화제일수은은 밀폐된 용기에서 승화법에 의한 결정성장으로 제 조된다. 온도경계조검으로 밀폐된 용기의 측면에 각각 다른 온도로 부하하였을 때에는 수직적과 수평적 대류현상이 동 시에 일어난다. 수직적 레이 무차원수에 대한 수평적 레이 무차원수의 비율이 1.5 보다 클 때, 대류유동구조는 $2.79{\times}10^4$, Pr = 0.91, Le = 1.01, Pe = 4.60, Ar = 0.2 and $C_v$ = 1.01에서 한 개의 셀에서 여러개의 셀로 변한다. ${Delta}T_H{\ge}0.3$에 대하여, ${Delta}T$의 증가함과 엑스펙트 비율의 감소함에 따라 $$\mid$U$\mid$_{max}$이 증가한다. 0.1에서 1까지의 엑스펙트 비율의 범위에서는 $$\mid$U$\mid$_{max}$가 $\sqrt{{\Delta}T^_H\;^{\ast}}$와 직접적이며 선형적인 관계에 있다. 엑스페트 비율이 감소함에 따라 대류의 흐름은 불안정 하게 되며, 그 결과 대류의 크기는 증가한다. 수직적 온도구배는 대류의 흐름을 불안정하게 하여 진동하게 하며, 그 반면 에 수명적 구배는 흐름을 안정화시킨다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권3호
• /
• pp.259-268
• /
• 2012

엇갈리게 배열된 두 개의 수평관의 수직 이격거리($P_v$/D)와 수평 이격거리($P_h$/D)를 변화시키며 자연대류 열전달을 실험적으로 측정하였다. 열/물질전달의 상사성을 이용하여 물질전달 실험을 수행하였고 난류영역까지 확장하였다. Pr 수 2,014, RaD 수 $1.5{\times}10^8\sim2.5{\times}10^{10}$, $P_v$/D는 1.02~5, $P_h$/D는 0~2 범위에서 수행하였다. 하단 수평관의 물질전달은 단일 수평관 상관식의 예측치와 일치하였다. 상단 수평관의 물질전달은 $P_v$/D가 작을 때, 하단 수평관에서 상승하는 플룸의 예열영향(Preheating effect)으로 인해 감소하였고, $P_h$/D가 증가하면 급격히 상승하였다. 그러나 $P_v$/D가 클 때, 상단 수평관의 물질전달은 하단 수평관의 플룸 속도영향으로 인하여 단일 수평관보다 컸고, $P_h$/D가 증가함에 따라 완만하게 감소하였다. $P_h$/D가 매우 증가하여도 굴뚝효과(Chimney effect)와 측면유동효과(Side flow effect) 인하여 상단 수평관의 열전달이 하단 수평관의 열전달보다 크게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권4호
• /
• pp.417-424
• /
• 2011

수평으로 놓인 두 개의 원형관(Cylinder)에 대하여 Sc 수를 2,014~8,334, $Ra_D$ 수를 $1.5{\times}10^8{\sim}4.5{\times}10^{10}$, 두 수평관의 피치-직경비를 1.02~9로 변화시키면서 자연대류 열전달 실험을 수행하였다. 유사성개념을 이용하여, 열전달 실험을 대신하여 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 이용한 물질전달 실험을 수행하였다. 실험결과 하단 수평관의 열전달 계수는 단일 수평관에 대한 상관식과 일치하였다. 층류에서 상단 수평관의 열전달은 이격된 거리가 수평관 지름의 1.5배 이하일 경우 하단 수평관의 열전달계수 보다 낮게 측정되었고, 그 이상에서는 높게 측정되었다. 그러나 난류에서는 두 수평관의 이격된 거리가 1에 가까울 경우에도 상단과 하단의 수평관의 열전달계수가 유사한 것으로 나타났으며, 이격 거리가 멀어지면 상단 수평관의 열전달계수가 하단의 그것보다 높은 것으로 나타났다.

• 에너지공학
• /
• 제23권2호
• /
• pp.13-20
• /
• 2014

헬리컬 코일이 덕트 내부에 있을 때, 기울기에 따른 자연대류 열전달을 실험적으로 측정하였다. 고부력 조건을 구현하기 위하여 유사성에 기초하여 열전달 실험을 대신하여 물질전달 실험을 수행하였다. RaD 수 $4.55{\times}10^6$에서, 턴(Turn) 수를 1~10, P/D를 1.3~5, 헬리컬 코일의 기울기를 $0^{\circ}{\sim}90^{\circ}$까지 변화시켰다. 헬리컬 코일의 턴 수가 1일 때, 측정된 $Nu_D$ 수는 McAdams의 수평관 자연대류 열전달 상관식과 거의 일치하였다. 기울어진 덕트 내 헬리컬 코일의 자연대류 열전달은 피치, 턴 수, 덕트 높이에 따라 복합적으로 변화하였고 이는 속도 효과, 굴뚝 효과, 예열 효과로 분석되었다. 본 연구의 결과는 Compact heat exchanger에서의 자연대류 열전달에 대한 현상학적 분석에 기여한다.