• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제62권2호
• /
• pp.191-199
• /
• 2024

A study was conducted on a tubular heat exchanger to improve its heat transfer rate by using a novel baffle plate design with discontinuous swirling patterns. The design consisted of perforated baffle plates with rectangular air deflectors positioned at varying angles. The tubes in the heat exchanger were arranged in a consistent alignment with the airflow direction and exposed to a uniform heat flux on their surfaces. Each baffle plate included sixteen deflectors inclined at the same angle and arranged in a clockwise pattern. This arrangement induced a swirling motion of the air inside a circular duct where the heated tubes were located, leading to increased turbulence and improved heat transfer on the tube surfaces. The spacing between the baffle plates was adjusted at different pitch ratios, and the Reynolds number was controlled within a range of 16,000 to 29,000. The effects of pitch ratios and inclination angles on the heat exchanger's performance were analyzed. The results indicated that using a baffle plate with rectangular deflectors inclined at 30° and a pitch ratio of 1.2 resulted in an average increase of 1.29 in the thermal enhancement factor.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.95-105
• /
• 1997

A diesel engine has become smaller and higher, thus sprays injected in high speed may be impinged on a small combustion chamber wall if there is not enough strong swirl. Those combustion chambers should have proper measures to avoid the spray impinged and deposited on a wall. One of the measures is a chamber prepared impingement parts raised on a chamber wall surface. In this system a spray is injected into the raised pip, broken into a number of smaller drops and spreaded out away from the wall surface. Therefore the fuel droplets distributes over inside of the combustion chamber. In this study, the positions, sizes and angles of the raised land are discussed to help the chamber design using spray wall impaction. The characteristics of the spray impinged on various lands are investigated and compared with each other. Then chamber shapes are discussed with the spray characteristics and the proper positions and size are proposed in some chamber volumes.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제34권7호
• /
• pp.97-104
• /
• 2006

분사조건과 주위기체 압력에 따라 스월 인젝터의 분무각과 분열길이를 측정함으로써, 스월 인젝터의 분무 및 분열특성에 대한 연구를 수행하였다. 분사조건으로 축방향 We 수(Wel)를 1554까지 주위기체 압력을 4.0MPa까지 증가시켰다. Wel과 주위기체 밀도(ρ)가 증가함에 따라 공기역학적 힘이 증가하여 원추형 액막 표면의 교란이 증가하게 되고, 따라서 분열이 빨리 일어난다. 결과에 따르면 주위기체 밀도에 따른 분무각의 변화가 분열이 일어나기 전과 후가 다르게 나타났다. 분열이전에는 분무각이 주위기체 밀도 변화에 관계없이 거의 일정하였으나, 분열이 일어나게 되면 분무각이 감소하게 된다. 또한 측정된 분열길이를 선형불안정이론과 비교해 보았는데, 액막두께의 감쇠를 고려한 수정된 이론이 측정결과와 상당히 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.29-36
• /
• 2002

두 번째 벤츄리 끝단 각도가 가스터빈 연소기의 유동 및 분무 특성에 미치는 영향을 이해하기 위해 스월 vane 형태의 2중 스월컵을 장착한 산업용 가스터빈 엔진에 대해 두 번째 벤츄리 끝단 각이 수렴형, 직선형, 발산형의 세 경우에 대해 실험을 수행하였다. 두 번째 벤츄리 끝단 각도의 변화가 가스터빈 연소기의 재순환 영역의 위치, 크기 및 형상 등의 유동 특성과 연료 액적 분무 형태를 크게 변화시킴을 확인 할 수 있었다. 발산형 벤츄리에서는 내부 재순환 영역이 점화가 일어나는 지점에서 가까운 곳에서 형성되므로 화염의 안정화에는 탁월할 것으로 판단되지만, 수렴형 벤츄리에서 가장 작고 균일한 크기의 액적들이 측정되었고, 내부 재순환 영역이 연소기 내에 길게 형성된 점으로 고효율, 저공해 연소기로는 수렴형 벤츄리의 경우가 적합하리라 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제33권4호
• /
• pp.77-82
• /
• 2019

소화설비는 예상치 못한 화재를 진압하는 설비이며, 방호대상과 장소에 따라 부합한 소화약제를 사용해야한다. 이 중 가스계 소화설비는 물에 취약한 전자장비 등을 방호하기 위하여 사용되는데, 이 때문에 화학적 반응이 없는 불활성 기체가 주로 적용된다. 하지만 최근 전자장비들의 고집적화로 인하여 가스계 소화설비로부터 발생하는 소음이 전자장비에 손상을 주는 사례가 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 가스계 소화설비를 개선하고자, 노즐 수축각에 따른 유동소음을 수치적으로 계산 및 분석하였다. ANSYS FLUENT ver. 18.1을 사용하여 수치해석을 수행하였으며, 스월 분포를 고찰하여 유동소음에 대한 원인을 분석하였다. 개선된 모델은 기본 모델 대비 약 6 dB가 감소된 것을 확인하였으며, 이는 가스계 소화시스템 노즐 수축각이 방출소음 저감에 영향력 있는 인자임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권10호
• /
• pp.1011-1016
• /
• 2008

KIVA3V를 이용하여 모형 가스터빈 연소기에서 Jet-A의 분무와 연소에 관한 수치해석을 하였다. 연소기 형상은 6개의 희석홀을 가지며, 스월효과를 고려하였다. 연소 특성을 해석하기 위해 열적 NO 발생을 고려하였다. 다양한 분무각에 대해서 Jet-A 증기, 화염온도 분포와 NO 발생량에 대하여 비교하였다. 분무각이 커질수록 1차 영역에서 연료 증기가 비교적 고르게 나타나게 되며 증발이 더욱 빠르게 되고, 주변 기체와 연료 증기 사이의 혼합이 증가한다. 그 결과 고온부가 넓게 나타나게 되고, 이에 의해 열적 NO 발생이 증가한다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권7호
• /
• pp.709-715
• /
• 2011

대칭익형 단면에 미세한 피치각의 차이를 가지는 두 개의 로터 블레이드의 끝에서 발생하는 와류들의 상호 간섭을 관측하기 위하여 2차원 LDV를 활용하여 끝와류의 회전속도 성분과 축방향속도 성분들을 후류시기에 따라서 측정하였다. 선행 블레이드는 끝와류 축방향 성분이 정규분포를 나타내는 상사성을 위배한 반면, 후행 블레이드는 회전속도 성분이 복합와류를 나타내는 Vatistas' n=2 모형의 상사성을 위배하는 것으로 관찰되었다. 또한, 후류시기 200~240도 근방에서 두 끝와류의 궤적이 근접되어 상호 간섭을 나타내는 것으로 밝혀졌으며 이 시기 동안 후행블레이드의 와류이완 현상이 발생하는 것으로 확인이 되었다. 이러한 후류 간섭은 관절형 허브를 가지는 로터에서도 발생될 것으로 예측된다.

• 한국가스학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.49-55
• /
• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 다단 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존에 모두 경사면에 공급되는 연료를 콘부분으로 일부 할애하는 방식으로 다단연소 방식을 구성하였으며 콘에서 분사되는 연료공급은 축방향과 콘 경사면 방향으로 하였다. 다단연소 연소특성을 이해하기 위하여 콘에서의 연료 분사 방향과 연료 분배율 변화에 대한 NOx와 CO의 배출 농도 그리고 벽면 온도분포를 측정하였다. 그 결과 총 연료에 대한 콘으로의 분배율이 3%인 경우 콘에서의 연료 분사방향에 관계없이 노즐내의 예혼합 영역에서 연료가 공기와 균일하게 혼합됨으로서 연소영역의 고온점 감소에 의하여 NOx 배출 농도가 감소된다. 그러나 콘에서 축방향으로 분사되는 연료분배율이 8%로 증가하는 경우 노즐 내부 예혼합 영역으로의 화염 역화로 인하여 NOx의 배출농도가 오히려 증가하게 된다.

• International Journal of Automotive Technology
• /
• 제5권4호
• /
• pp.221-238
• /
• 2004

Wall interactions of direct injection spray were investigated using laser-sheet imaging, shadowgraphy, wetted footprint and phase Doppler interferometry techniques. A narrow-cone high-pressure swirl injector is used to inject iso-octane fuel onto a plate, which has three different impact angles inside a pressurized chamber. Heated air and plate conditions were compared with unheated cases. Injection interval was also varied in the heated case to compare dry- and wet- wall impingement behaviors. High-speed macroscopic Mie-scattering images showed that presence of wall and air temperature has only minor effect on the bulk spray structure and penetration speed for the narrow-cone injector tested. The overall bulk motions of the spray plume and its spatial position at a given time are basically unaffected until a few millimeters before impacting the wall. The surface properties of the impact surface, such as the temperature, the presence of a preexisting liquid film also have a small effect on the amount of wetting or the wetted footprint; however, they have strong influence on what occurs just after impact or after a film is formed. The shadowgraph in particular shows that the plate temperature has a significant effect on vapor phase propagation. Generally, 10-20% faster horizontal vapor phase propagation is observed along the wall at elevated temperature condition. For impingement onto a preexisting film, more splash and evaporation were also observed. Contrary to some preconceptions, there is no significant splashing and droplet rebounding from surfaces that are interposed in the path of the DI gasoline spray, especially for the oblique impact angle cases. There also appears to be a dense spray front consists of large sac spray droplets in the oblique impact angle cases. The bulk of the spray is not impacted on the surface, but rather is deflected by it The microscopic details as depicted by phase Doppler measurements show that the outcome of the droplet impaction events can be significantly influenced. Only droplets at the spray front have high enough Weber numbers for wall impact to wet, splash or rebound. Using the sign of vertical velocity, the time-resolved downward droplets and upward droplets are compared. The Weber number of upward moving droplets, which seldom exceeds unity, also decreases as the impact angle decreases, as the droplets tend to impact less and move along the wall in the deflected spray plume.