• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.55-60
• /
• 2010

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용 할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 적용하여 자동차의 EGR Cooler 대체장치의 기본 설계 자료를 구축하기 위하여 실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 볼텍스 튜브의 입구 압력, 저온출구 및 고온출구압력 변화에 따른 에너지 분리 특성을 분석하였다. 공급압력이 상승할수록 에너지 분리 효과가 상승하였으며, 최고온도는 저온유량비가 약 0.85 에서, 최저온도는 저온유량비가 약 0.35 에서 발생하였다. 볼텍스 튜브의 고온측 출구온도는 고온측 및 저온측 출구압력에 영향을 받으며, 저온측 출구온도는 출구압력 변화에 독립적인 온도변화 특성을 나타내었다. 본 연구의 결과는 자동차의 EGR Cooler 대체장치의 기본 설계 자료로 응용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.479-491
• /
• 1994

Discrete vortex method was applied for simulating an active control of turbulent leading- edge separation bubble. The leading-edge separation zone was perturbed by a time-dependent sinusoidal perturbation of different frequencies and levels. In order to describe the local sinusoidal perturbation at the separation point, a source pulsation vortex technique was proposed. The present two-dimensional vortex simulations were qualitatively compared with the experimental results for a blunt circular cylinder, where perturbation was introduced along the square-cut leading edge of the cylinder $(Kiya et al.^{(6,7)}).$ It was found that the reattachment length attained a minimum point at low levels of perturbation and two minima at a moderate higher perturbation frequency. The effects of local perturbation on the evolution of leading-edge separation bubble were scrutinized by comparing the perturbed flow with the natural flow. These comparisons were made for the distributions of mean velocity and its velocity fluctuations, intermittency and wall velocity. The motions of instantaneous reattachment in the space-time domain were demonstrated, which were also compared with the experimental findings. In order to investigate the reduction mehanism of reattachment length in the separation bubble, various cross-correlations for velocity and pressure and the relevant convection velocities were evaluated. It was observed that the convection velocity was closely associated with its corresponding pulsationg frequency.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
• /
• pp.243-248
• /
• 2011

The 3-dimensional flow field has been investigated by numerical analysis in a 2.5MW wind turbine blade. Complicated and separated flaw phenomena in the wind turbine blade were captured by the Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) steady flaw simulation using general-purpose code, CFX and the mechanism of vortex structure behavior is elucidated. The vortical flow field in a wind turbine rotor is dominated by the tip vortex and hub separation vortex. The tip vortex starts to be formed near the blade tip leading edge. As the tip vortex develops in the tangential direction, interacting with boundary layer from the blade tip trailing edge. The hub separation vortex is generated near the blade hub leading edge and develops nearly in the span-wise direction. Furthermore, 3-dimensional blade tip shape has been designed for increasing shrift power and reducing thrust force on the wind turbine blade. It is expected that the behavior of the tip vortex and hub separation vortex plays a major role in aerodynamic and aeroacoustic characteristics.

• 에너지공학
• /
• 제11권3호
• /
• pp.276-282
• /
• 2002

본 논문에서는 압축공기를 작동매체로 한 저압용 vortex tube에 대한 에너지분리 과정을 상세히 연구하였다. 먼저 vortex tube에서 에너지 분리되어 나오는 온공기와 냉공기의 온도변화에 대하여 실험하였고, vortex tube의 안쪽표면의 최대벽면온도 변화와 vortex tube내의 온도분포를 통하여 vortex tube내 유동장에서의 정체점의 위치에 대한 유용한 정보를 얻게되었다. 이를 바탕으로 vortex tube의 최적 길이와 throttle의 형상, sleeve에 따른 에너지분리과정 등을 실험을 통하여 알아보았다. 또한 본 연구에서는 디젤기관의 배기에 적용하기 위한 외통을 사용하였다. 이때 vortex tube에서 나오는 은공기가 180$^{\circ}$돌아 나오면서 vortex tube의 바깥쪽 벽면을 가열하게 된다. 이러한 기하학적 형상을 통하여 에너지분리효과가 증대됨으로 인하여 디젤기관의 배기가스에 적용 시 고온유동의 온도를 높이고자함에 본 연구의 목적을 두고자한다.

• 설비공학논문집
• /
• 제11권5호
• /
• pp.692-699
• /
• 1999

The vortex tube is a sample device for separating a compressed gaseous fluid stream into two flows of high and low temperature without any chemical reactions. The phenomena of energy separation through the vortex tube were investigated experimentally, to see the effects of the number of nozzle holes on the energy separation. The experiment was carried out with the number of nozzle holes from 1 to 10 by varying inlet pressure and cold mass fraction. The experimental results were indicated that the effective number of nozzle holes for the best cooling performance was found as 4. Also, to find effective use in a given operation conditions, the temperature difference of cold air and the cooling capacity of vortex tube was compared. The result is that cooling capacity was more important than temperature difference of cold air.

• 에너지공학
• /
• 제13권1호
• /
• pp.34-39
• /
• 2004

본 논문에서는 압축공기를 작동매체로 한 저압용 보텍스튜브에 대한 에너지 분리과정을 상세히 연구하였다 먼저 보텍스튜브에서 에너지 분리되어 나오는 온공기와 냉공기의 온도변화에 대하여 실험하였고, 보텍스튜브의 안쪽표면의 최대벽면온도 변화와 보텍스튜브 내의 온도분포를 통하여 보텍스튜브 내 유동장에서의 정체점의 위치에 대한 유용한 정보를 얻게 되었다. 이를 바탕으로 보텍스튜브의 노즐면적비와, 오리피스의 크기에 따른 에너지분리 과정 등을 실험을 통하여 알아보았다. 이러한 기하학적 형상의 변화실험을 통하여 저압용？대형 보텍스튜브의 에너지 분리과정이 고압형\ulcorner소형 보텍스튜브 보다 에너지 분리효과가 증대됨으로 인하여 최적의 노즐면적비와 오리피스지름비가 차이가 있음을 알 수 있었다.

• 청정기술
• /
• 제16권3호
• /
• pp.213-219
• /
• 2010

볼텍스튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치이다. 이러한 볼텍스튜브의 에너지분리 특성과 물질분리 특성을 활용하여, 연소가스로부터 $CO_2$를 흡수하는 장치의 핵심부품으로 적용할 수 있다. 본 연구에서는 $CO_2$ 흡수용 볼텍스튜브의 기본설계 자료를 구축하기 위하여 에너지분리 성능실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경, 노즐면적비 및 튜브의 길이가 에너지분리 특성에 미치는 영향력을 실험을 통하여 분석하였다. 결과적으로 오리피스 직경이 볼텍스튜브의 성능에 지배적인 설계인자임을 확인하였으며, 노즐면적비와 튜브길이의 영향력은 미미하였다. 오리피스 직경이 작고(Dc=0.6D), 노즐면적비가 중간 이상(AR=0.14~0.16)이며, 튜브 길이가 긴 모델(L=16D)이 저온 출구 측과 고온 출구 측의 열전달에서 가장 우수한 성능을 나타내었다. 본 연구의 결과는 $CO_2$흡수용 $100Nm^3$/hr급 볼텍스튜브의 기본설계 자료로 활용될 예정이다. 볼텍스튜브를 적용한 $CO_2$흡수 공정을 적용하면 기존의 대형 흡수탑 대비 상당한 공간과 에너지의 절감 효과가 기대된다.

• 한국안전학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.9-18
• /
• 1998

The vortex tube is a simple device for separating a compressed gaseous fluid stream into two flows of high and low temperature without any chemical reactions. Recently, vortex tube is widely used to local cooler of industrial equipments and air supply system. The phenomena of energy separation through the vortex tube was investigated experimentally. This study is focused on the effect of the diameter of cold end orifice diameter on the energy separation. The experiment was carried out with various cold end orifice diameter ratio from 0.22 to 0.78 for different input pressure and cold air flow ratio. The experimental results were indicated that there are an optimum diameter of cold end orifice for the best cooling performance. The maximum cold air temperature difference was appeared when the diameter ratio of the cold end orifice was 0.5. The maximum cooling capacity was obtained when the diameter ratio of the cold end orifice was 0.6 and cold air flow ratio was 0.7.

• 한국안전학회지
• /
• 제13권3호
• /
• pp.51-59
• /
• 1998

The vortex tube is a simple device for separating a compressed fluid stream into two flows of high and low temperature without any chemical reactions. Recently, vortex tube is widely used to local cooler of industrial equipments and air conditioner for special purpose. The phenomena of energy separation through the vortex tube were investigated to see the effects of cold flow inlet-outlet ratios and partial admission rates on the energy separation experimentally. The experiment was carried out with various cold flow inlet-outlet ratios from 0.28 to 10.56 and partial admission rates from 0.176 to 0.956 by varying input pressure and cold air flow ratio. To find best use in a given cold flow inlet-outlet ratio and partial admission rate, the maximum temperature difference of cold air was presented. The experimental results were indicated that there are an optimum range of cold flow inlet-outlet ratio for each partial admission rate and available partial admission rate.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제25권8호
• /
• pp.1005-1012
• /
• 2001

When vortex tubes are applied to enhance the coefficient of performance of refrigeration system, the smaller one is preferable. However, the existing vortex generator with a nozzle hole diameter of 0.5mm was not suitable due to chocking of the nozzle hole. Therefore, experimental investigation was made to find an appropriate geometry of vortex generator, which could give a comparable effect of energy separation to commercial ones without chocking problem. The tested vortex generators were tangential and spiral types, which had single inducing channel with larger cross-sectional area than that of conventional multi-hole ones. The experimental result showed that the performance of the spiral type was better than that of the tangential one. As a small size of spiral one, the diameter of cold-end orifice is proposed to an half of tube diameter for the application to refrigeration system, while cold mass fraction ratio is 0.5∼0.6 for a desirable operation.