• 한국전산유체공학회지
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• 제16권3호
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• pp.66-74
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• 2011

A fluid in an enclosure can be heated by electric heating, chemical reaction, or fission heat. In order to remove the volumetric heat of the fluid, the walls surrounding the enclosure must be cooled. In this case, a natural convection occurs in the pool of the fluid, and it has a dominant role in heat transfer to the surrounding walls. It can augment the heat transfer rates tens to hundreds times larger than conductive heat transfer. The heat transfer by a natural convection in a regular shape such as a square cavity or semi-circular pool has been studied experimentally and numerically for many years. A pool of an inverted triangular shape with 10 degree inclined bottom walls has a good cooling performance because of enhanced boiling critical heat flux (CHF) compared to horizontal downward surface. The coolability of the pool is determined by comparing the thermal load from the pool and the maximum heat flux removable by cooling mechanism such as radiative or boiling heat transfer on the pool boundaries. In order to evaluate the pool coolability, it is important to correctly expect the thermal load by a natural convection heat transfer of the pool. In this study, turbulence models with modifications for buoyancy effect were validated for unsteady natural convections by volumetric heating. And natural convection in the triangular pool was evaluated by using the models.

• 에너지공학
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• 제21권1호
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• pp.18-25
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• 2012

굴뚝내 수직 원형관의 자연대류에서 굴뚝의 입구길이, 출구길이, 그리고 굴뚝의 직경에 따른 열전달 변화를 실험적으로 연구하였다. 상사성을 이용하여 열전달 실험 대신 물질전달 실험을 수행하였다. 직경 0.054 m, 높이 0.03, 0.07, 0.10 m의 원형관에 대하여 굴뚝의 직경을 0.06 m에서 0.14 m까지, 높이를 0.30 m에서 1.10 m까지 변화시켰다. 이는 Pr 수 2,094, $Ra_L$ 수 $4.55{\times}10^9$, $5.79{\times}10^{10}$, 그리고 $1.69{\times}10^{11}$에 해당한다. 굴뚝이 없을 때, 수직 원형관의 열전달은 Le Ferve의 수직평판에 대한 층류 자연대류 상관식과 일치하였다. 출구길이를 증가시키며 실험한 결과, 열전달은 증가하다가 특정 출구길이 이상에서는 일정해 졌다. 반면, 입구길이를 증가시킬 때는 열전달은 감소하다가 특정 입구길이 이상에서는 일정해졌다. 굴뚝효과로 증가된 열전달은 굴뚝의 직경을 증가시킬수록 감소하다가 굴뚝이 없을 때와 같아졌다.

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