Droplet evaporation has been known as a common phenomenon in daily life, and it has been widely used for many applications. In particular, the influence of the different heated substrates on evaporation flux and flow characteristics is essential in understanding heat and mass transfer of evaporating droplets. This study aims to simulate the droplet evaporation process by considering variation of thermal property depending on the substrates and the surface temperature. The commercial program of ANSYS Fluent (V.17.2) is used for simulating the conjugated heat transfer in the solid-liquid-vapor domains. Moreover, we adopt the diffusion-limited model to predict the evaporation flux on the different heated substrates. It is found that the evaporation rate significantly changes with the increase in substrate temperature. The evaporation rate substantially varies with different substrates because of variation of thermal property. Also, the droplet evaporates more rapidly as the surface temperature increases owing to an increase in saturation vapor pressure as well as the free convection effect caused by the density gradient.
A heat transfer correlation to predict the vaporization of a water droplet in highly superheated steam during a loss-of-coolant accident(LOCA) of a nuclear power plant is provided. Vaporization of liquid fuel or water droplets in superheated air or steam and subsequent interface heat transfer between a liquid droplet and superheated gas is typically correlated by way of a Nusselt number as a function of Reynolds number, Prantl number, and in some cases including mass transfer number. Presently available correlations and experimental data of the evaporation of liquid droplets in air or steam are analyzed and a new Nusselt number correlation is proposed taking Schmidt number into consideration in order to account for binary diffusion of the vapor as well, Nu$\_$f/(1+B)$\^$0.7/=2+0.53Sc$\_$f/$\^$-1/5/Re$\_$M/$\^$$\sfrac{1}{2}$/Pr$\_$f/$\^$$\sfrac{1}{3}$/ for which properties are evaluated at film condition except the density of Reynolds number evaluated at ambient condition. Diverse correlations for various combinations of liquid and gas species are put into single equation. The blowing correction factor of (1+B)$\^$0.7/ is confirmed appropriate, and a criterion to distinguish so-called high- and low-temperature condition of ambient gas is set forth.
Carbon Capture and Storage with ocean sequestration is being considered as one of the most effective option for reducing the $CO_2$ net flux from atmosphere nowadays. But it is still possible for $CO_2$ substance to leaks out from transport pipeline or from the under seabed storage sites and causing damage to ambient environment. The behavior of liquid $CO_2$ under droplet shape would be strongly affected by the presence of other contaminants such as $SO_2$ comes from processing processes. This presentation shows the behavior in the sea water of pure liquid $CO_2$ droplets as well as droplets that consist of $SO_2$ substances. The study uses computational fluid dynamic models in comparison with experimental data from other previous researchers. Droplet of liquid $CO_2$ is assumed to be released at several depths in deep ocean, with other environmental conditions are set up respectively. All calculations are conducted with many different ratio of contaminant $SO_2$ to provide fundamental data of those particles rising characteristics. The effect of contaminants on the behavior of $CO_2$ droplets would be clearly shown through the results of particle deformation, terminal rising velocity happen due to buoyancy force driving from the difference in density of $CO_2$ substance and ocean water around.
본 논문에서는 적외선 센서, 레이저 센서, 초음파 센서, 정전용량 센서로 실험을 통해 수위의 변화를 선형적으로 감지할 수 있는 수위센서를 이용한 액적 토출 시스템을 연구하였다. 전원 공급으로 SMPS, 레귤레이터 5V, LDO 3.3V를 설계하였으며 수위 센서 입력부 ADC 회로와 마이크로프로세서를 이용하였다. 또한 솔레노이트 밸브 제어, 양압/음압 발생을 위한 펌프 출력 제어부와 산업용 통신을 위한 CAN 통신, 이터넷 통신, UART 통신, USB를 사용하였다. 수위의 변화를 통해 압력의 변화를 확인하였으며, 압력의 변화를 최소화하여 액적 토출을 위한 시스템을 구현하였다.
The present study investigated dynamically and thermally interacting droplets in a closely spaced tandem array. By measuring the velocity and diameter of the droplet traveling along the isothermal vertical plate drag coefficients and vaporization rates of droplets at certain location were obtained. During the experiment initial droplet spacings were less than 5, and initial droplet diameters were ranged between 280 .mu.m and 700 .mu.m Drag coefficients on closely spaced droplets were placed far below the standard drag coefficient, for which it was caused turbulence induced from aforelocating droplets also narrow spaces among droplets restricted heat transfer to droplets from hot gas flow. In addition evaporated vapor entrapted between droplets was major factor in delaying droplet vaporization. With the experimental results the drag coefficient was correlated with respect to Reynolds number for the droplet as follows : $c_{D}$ =2.4/Red.$^{0.37}$
The goal of this study is to experimentally observe the autoignition phenomena of a diesel/1-butanol mixture droplet in ambient pressure and $700^{\circ}C$ condition. A volume ratio of 1-butanol in the fuel was set to 25, 50 and 75%. A single droplet was installed at the tip of fine thermocouple, and the electric furnace dropped down to make elevated temperature condition. Droplet behavior during the experiment could be divided into 3 stages including droplet heating, puffing and autoignition/combustion. Puffing process intensively observed for the case of 1-butanol volume ratio of 25 and 50%, but did not occur at 75%. Increase of 1-butanol volume ratio hindered rise of the droplet temperature and delayed ignition. In addition, puffing process also affected on autoignition, so the ignition delay of 1-butanol volume ratio of 50% was became longer than that of 75% case.
This study investigates the evaporation characteristics of paired sessile droplets on a heated substrate. In particular, the evaporation time and contact line behaviors were analyzed based on the droplet-to-droplet distance and substrate temperature. The contact line behavior and volume variations were visualized using the shadowgraph method. It was observed that the contact diameter and contact angle exhibited similar behavior for both single and paired droplets regardless of the droplet-to-droplet distance and substrate temperature. The paired droplets demonstrated a longer evaporation time than the single droplet due to the vapor accumulation between the droplets. Furthermore, the scaled lifetime, defined as the ratio of evaporation time between paired and single droplets, increased as the droplet-to-droplet distance decreased and decreased as the substrate temperature increased, attributed natural convection.
액적기반 미세유체 시스템을 이용해 난백단백질인 라이소자임의 결정화실험을 하였다. Flow-focusing 칩을 이용해 water-in-oil 형태의 액적을 만들고 페트리 디쉬와 십자몰드에 넣은 후, 액적 내부에서 라이소자임 수용액과 침전제 (NaCl) 사이의 액-액 반응을 관찰하였다. 그리고 수용액의 pH가 4.8일 때와 7.2일 때의 결정형태를 비교하였다. 그 결과, pH 4.8에서는 다면체 또는 판상형의 결정이 형성되었고, pH 7.2에서는 침상형 결정이 생성되었다. pH 4.8, 7.2 두 경우 액적이 홀로 있을 때에는 액적부피가 유지되거나 감소하면서 결정이 형성되었다. 하지만 액적이 서로 인접해 있을 때는 액적사이의 상호작용이 관찰되었고, 두 pH에서 다른 경향성을 보였다. pH 4.8에서는 인접한 액적의 부피에 영향을 주어 한 액적의 부피가 커졌고, 부피가 커진 액적에서 결정이 형성되었다. pH 7.2에서는 부피에 영향을 서로 주지 않고 각각의 액적에서 결정이 형성되었다.
The evaporation characteristics of single and multicomponent droplets hanging at the tip of a quartz fiber are studied experimentally at the different environmental conditions under normal gravity. Heptane and Hexadecane are selected as two fuels with different evaporation rates and boiling temperatures. At the first step, the evaporation of single component droplet of both fuels has been examined separately. At the next step the evaporation of several blends of these two fuels, as a binary component droplet, has been studied. The temperature and pressure range is selected between 400 and 700 $^{\circ}C$, and 0.1 and 2.5 MPa, respectively. High temperature environment has been provided by a falling electrical furnace. The initial diameter of droplet was in range of 1.1 and 1.3 mm. The evaporation process was recorded by a high speed CCD camera. The results of binary droplet evaporation show the three staged evaporation. In the the first stage the more volatile component evaporates. The droplet temperature rises after an almost non evaporating period and in the third stage a quasi linear evaporation takes place. The evaporation of the binary droplet at low pressure is accompanied with bubble formation and droplet fragmentation and leads to incomplete microexplosion. The component concentration affects the evaporation behavior of the first two stages. The bubble formation and droplet distortion does not appear at high environment pressure. Nomenclature
Numerical analysis of the heat transfer associated with droplet impact on a hot solid surface is performed by solving the equations governing conservation of mass, momentum and energy in the liquid and gas phases. The deformed droplet shape is tracked by a level set method which is modified to achieve volume conservation and to include the effect of contact angle at the wall. The numerical method is validated through the calculations for the cases reported in the literature. Based on the numerical results, the heat transfer rate is found to depend strongly on the droplet spread radius. Decreased advancing/receding contact angles enlarge the splat radius and in turn enhance the wall heat flux. The effect of impact velocity on the droplet spread is reduced as the droplet size decreases. Also, droplet atomization is observed to significantly enhance the heat transfer rate and the effect is pronounced for a smaller size of droplet. An existing model equation to predict the maximum spread radius is improved for application to a micro droplet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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