The present paper deals with the heat/mass transfer characteristics for the rotating impingement/effusion cooling system. By changing the size and number of injection hole, its effects on heat/mass transfer are investigated and three different injection hole cases are considered such as LH, DH and SH, respectively. Reynolds number based on the effusion hole diameter is fixed to 3,330 and two jet orientations are considered. A naphthalene sublimation method is used to obtain the heat/mass transfer coefficients on the effusion plate. The LH case shows that the local heat/mass transfer is significantly varied by the rotation. Moreover, the low and non-uniform Sh distributions occur because the impinging jet is deflected by Coriolis force. Meanwhile, for DH and SH cases, the local heat/mass transfer coefficients are enhanced significantly compared to LH case and the rotation effect decreases with increasing the jet velocity. The averaged Sh value of DH and SH case rises up to 45%, 85% than that of LH case. However, the uniformity of heat/mass transfer deteriorates due to the steep variation of heat/mass transfer.
In the present work, a numerical study of fluid flow and heat transfer on the concave surface with impinging jet has been performed by solving three-dimensional Reynods-averaged Naver-Stokes(RANS) equations. The constant temperature condition was applied to the concave impingement surface. The inclination angle of jet nozzle and the distance between jet nozzles are chosen as design variables under equivalent mass flow rate of working fluid into cooling channel, and area averaged Nusselt number on concave impingement surface is set as the objective function. Thirteen training points are obtained by Latin Hypercube sampling method, and the PEA model is constructed by using the objective function values at the trainging points. And, the sequential quadratic programming is used to search for the optimal paint from the PBA model. Through the optimization, the optimal shape shows improved heat transfer rate as compared to the reference geometry.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.4
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pp.1083-1094
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1995
An experimental study has been carried out for jet-impingement cooling on the semi-circular concave surface. Two different nozzles(round edged nozzle and rectangular edged nozzle) are utilized and heat transfer coefficients on the concave surface have been measured under a constant heat flux condition. The characteristics of heat transfer has been discussed in conjunction with measured jet flow. Velocity and turbulence intensity of free jets issuing from two different nozzles have been measured by Laser Doppler Anemometry and theromocouple measurements have been done for temperatures on the concave surface. The effects of the nozzle shape, the distance between the nozzle exit and the stagnation point of the surface and the nozzle exit velocity on heat transfer were studied.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.17
no.8
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pp.714-721
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2005
The water jet impingement cooling with boiling is one of the techniques to remove heat from high heat flux equipments. The configuration of surface roughness is one obvious condition of affecting the performance on heat transfer in nucleate boiling, The present study investigates the water jet impinging single-phase convection and nucleate boiling heat transfer for the effect of surface roughness to enhance the heat transfer in free surface and submerged jet. The distributions of the averaged wall temperature as well as the boiling curves are discussed. Jet velocities are varied from 0.65 to 1.7 m/s. Surface roughness by sand blast and sand paper varies from 0.3 to 2.51 ${\mu}m$ and cavity shapes on surface are semi-circle and v-shape, respectively The results showed that higher velocity of the jet caused the boiling incipience to be delayed more. The incipient boiling and heat transfer increase with increasing surface roughness due to a large number of cavities of uniform size.
The Paper studies the flow and heat transfer characteristics to a jet impinging at different oblique angles, to a plane surface by numerical methods. The flowfield and heat transfer rate associated with the oblique Impingement of an axisymmetric jet are of interest as a result of its presence in numerous technological Problems. For the computation of heat transfer rate, the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ and ${\kappa}-{\varepsilon}-\bar {{\upsilon}'^ 2}$ turbulent model were adapted. The accuracy of the numerical calculations was compared with various experimental data reported in the literature. ${\kappa}-{\varepsilon}-\bar {{\upsilon}'^ 2}$ model showed better agreement with experimental data than standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model in prediction of the turbulent intensity and the heat transfer rate. In the case of computation of flowfield, the study carries on the ${\alpha}=45$ deg, h/D=4.95. The jet Reynolds number based on the nozzle diameter(D), was 48,000. For the computation of heat transfer rate, the Re=20,000, the jet orifice-to-plate spacings(L/D) are 4, 6 and 10, and the angle between the axis of the jet orifice and the plate surface is set at 30, 45, 60, or 90 deg. For the smaller spacings, the near-peak Nusselt numbers are not significantly effected by the initial decreases in the Jet angle. The overall shape of the local Nusselt number x-axis profile is influenced by both the jet orifice-to-plate spacing and the jet angle.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.28
no.4
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pp.624-631
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2004
The experimental study on heat transfer characteristics of protruding heated block array as conducted to investigate and to compare the performance of impinging single circular jet in fully developed tube with a twisted tape as a swirl generator. The effects of jet Reynolds number(Re=8700, 13800, 20000. 26500), dimensionless jet-to-block distance(H/d=1. 3, 5. 7) and swirl number(S=0.11, 0.23, 0.30) of the swirl jet on the average Nusselt number for each block and all blocks have been examined. Measurements of heat transfer rate on block surfaces were used naphthalene sublimation technique. Mean velocity and turbulence intensity of the jet along the axis were measured. Potential core length of the jet was 5 times of nozzle diameter because it was fully developed and initially turbulent. With the twisted tape in the nozzle, heat transfer coefficients were higher than those without the twisted tape. which are mainly caused with increasing the jet Reynolds number and swirl number.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.7
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pp.903-910
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2002
The present study aims to investigate the heat transfer characteristics of a pulsating axisymmetric air jet impinging on a heated wall. An axisymmetric contraction nozzle is used to obtain uniform profiles for the mean velocity and turbulence intensity at the nozzle exit. Measurements of the time averaged temperature on the impingement surface are conducted using a Thermochrornatic Liquid Crystal(TLC) technique for steady and pulsating jets at the jet Reynolds numbers of 20000, 30000 and 40000. Considered are pulsation frequencies of 10 and 20 Hz, corresponding to Strouhal numbers below 0.06 based on nozzle width and jet discharge velocity. In addition, the effect of nozzle-to-plate distances in the range of 2 to 10 on heat transfer characteristics is assessed. The pulsating impinging jet provides more uniform heat transfer coefficient near the impingement region, irrespective of H/D. Based on the measured data, a good correlation as a function of the jet Reynolds and Nusselt numbers is reported. It is also found that an exponent m in the relation of Nu ${\propto}\;Re^m$ depends on both r/D and H/D, by which the impinging jet flows are highly affected.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.24
no.12
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pp.1670-1677
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2000
An experimental investigation on heat transfer characteristics of two-dimensional heated blocks using a confined impinging slot jet has been performed. The effect of jet Reynolds number(Re=3900, 5800, 9700), streamwise block spacing(p/w=0.5, 1, 1.5) and dimensionless nozzle to block distance(H/B=1, 2, 4, 6) have been examined with five isothermally heated blocks. With the measurement of jet mean velocity and turbulence intensity distributions at nozzle exit, initially turbulent regimes, are classified. To clarify local heat transfer characteristics, naphthalene sublimation technique as used. The maximum Nusselt number at the stagnation point for the jet Reynolds number is occurred at H/B=4. Besides, the local and a average heat transfer of heated blocks increase with decreasing streamwise block spacing and increasing jet Reynolds number.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.30
no.12
s.255
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pp.1147-1154
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2006
An experimental investigation was conducted to enhance the heat/mass transfer for impingement/effusion cooling system when the initial crossflow was formed. For the improvement of heat transfer, the circular guide is installed on the injection hole. At the fixed jet Reynolds number of 10,000, the measurements were carried out for blowing ratios ranging from 0.5 to 1.5. The local heat/mass transfer coefficients on the effusion plate are measured using a naphthalene sublimation method. The result presents that the circular guide protects the injected jet from the initial crossflow, increasing the heat/mass transfer. The heat transfer of stagnation region is hardly changed regardless of the blowing ratio. The secondary peak is obviously formed by flow transition to turbulent flow. At high blowing ratio of 1.5, the circular guide produces $26{\sim}30%$ augmentation on the averaged heat/mass transfer while the case without circular guide leads to the low and non-uniform heat/mass transfer. With the increased heat/mass transfer, the installation of circular guide is accompanied by the increase of pressure loss in the channel. However, the pressure drop caused by the circular guide is lower than that for other cooling technique with the circular pin fin.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.29
no.7
s.238
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pp.878-885
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2005
The water jet impingement cooling is one of the techniques to remove the heat from high heat flux equipments. Local heat transfer of the confined water impinging jet and the effect of nozzle collar to enhance the heat transfer are investigated in the fee surface jet and submerged jet. Boiling is initiated from the farthest downstream and increase of the wall temperature is reduced with developing boiling, forming the flat temperature distributions. The reduction in the nozzle-to-surface distance fur H/W$\le$1 causes significant increases and distribution changes of heat transfer. Developed boiling reduces the differences of heat transfer for various conditions. The nozzle collar is employed at the nozzle exit. The distances from heated surface to nozzle collar, Hc are 0.25W, 0.5W and 1.0W. The liquid film thickness is reduced and the velocity of wall jet increases as decreased spacing of collar to heated surface. Heat transfer is enhanced fur region from the stagnation to x/W$\~$8 in the free surface jet and to x/W$\~$5 in the submerged jet. For nucleate boiling region of further downstream, the heat transfer by the nozzle collar is decreased in submerged jet comparing with higher velocity condition. It is because the increased velocity by collar is de-accelerated downstream.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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