The present numerical study investigates flow characters and heat transfer enhancement by the viscoelastic-driven secondary flow and buoyancy effect in a 2:1 rectangular duct. Three versions of thermal boundary conditions involving difference combination of heated walls and adiabatic walls are analyzed in this study. The Reiner-Rivlin model is adopted as a viscoelastic fluid model to simulate the secondary flow and temperature-dependent viscosity model is used. Calculated Nusselt numbers are very good agreement with experimental results for reported viscoelastic fluids. It is found that the heat transfer enhancement is mainly caused by the viscoelastic-driven secondary flow and buoyancy-induced secondary flow play a role of promoting this effect.
배 가공시 그 이용성을 증진시키기 위하여 혼탁 및 청징주스 농축액의 리올로지 특성을 조사, 비교한 결과는 다음과 같다. 각각의 농축액들은 뉴톤유체에 가까운 흐름특성을 나타내었으며, Power law model과 Herschel-Bulkley model에 적용되었다. 유동지수는 농도에 대해서는 뚜렷한 상관관계를 보이지 않았으나 측정온도에 대해서는 온도가 증가할수록 감소하여 의사가소성을 띠었으며, 점조도지수는 농도가 증가할수록, 온도가 감소할수록 증가하였으며, 항복력은 무시할 수 있는 정도였다. Arrhenius식에 의해 구한 전단속도 1500 1/s에 대한 점도의 유동활성화에너지는 농도가 $15^{\circ}Brix$에서 $60^{\circ}Brix$로 증가함에 따라 혼탁주스 농축액의 경우 $1.5104{\times}10^4$에서 $3.4141{\times}10^4\;J/kg{\cdot}mol$로, 청징주스 농축액의 경우 $1.4762{\times}10^4$에서 $3.4963{\times}10^4\;J/kg{\cdot}mol$로 증가하였으며, 지수함수식에 의해 구한 농도의존성 상수인 A는 온도가 $5^{\circ}C$에서 $60^{\circ}C$로 증가함에 따라 혼탁주스 농축액의 경우 0.0789에서 $0.0484^{\circ}Brix^{-1}$로, 청징주스 농축액의 경우 0.0786에서 $0.0476^{\circ}Brix^{-1}$로 감소하였다. 이와같이 혼탁주스 농축액과 청징주스 농축액은 리올로지 특성에 있어 거의 차이가 없었다.
$6{\sim}10%$ 쌀전분의 가열 및 알카리호화액에 대하여 시간의존성 리올로지특성을 회전점도계를 사용하여 검토하였다. 시료 모두 항복응력을 갖는 틱소트로픽유체로 거동하였으나 알카리호화액의 시간의존성이 더 컸으며 전단에 대한 안정성을 보였다. 시간의존특성은 전단 시간 20분까지 Tiu들의 유동모형식에 잘 적용되었으며 식에 포함된 구조의 파괴속도상수 $a_1$ 값은 호화액의 구조적상태변화와 밀접한 상관성을 갖는 것으로 나타났다. $a_1$ 값은 전단속도에 대하여는 두시료에서 모두 직선적인 증가경향을 보였으며 농도 및 온도에 대하여는 겉보기 점도와 마찬가지로 지수적인 관계를 나타내었다. 8 % 쌀전분의 가열호화액에 대한 $a_1$ 의 온도의존성은 겉보기점도보다 더 큰 것으로 나타났으며 $30{\sim}70^{\circ}C$에서 측정한 $a_1$ 및 겉보기 점도의 활성화에너지는 각각 6.8 및 14.3 $kcal/g{\cdot}mol$ 이었다.
The protective double layer polymer coatings on silica optical fibers are realized by wet-on-wet liquid coating process and they play an important role in final quality of mass produced optical fibers. This numerical study aims to analyze the effects of secondary coating die design parameters by employing two dimensional axisymmetric model of coating cup and coating die geometry and computational fluid dynamics simulations which include temperature dependent viscosity of polymer coating liquids and viscous dissipation heating. Under high speed fiber drawing conditions and pressurized coating liquid supply, the effects of converging die angle are investigated in order to appreciate the change of coating liquid flow patterns such as flow recirculation zone near coating die as well as primary and secondary coating layer thicknesses. The auxiliary coating die to converging coating die is also tested and the results find that this concept is advantageous in achieving stable double layer coatings on silica glass fiber.
단백질과 전분을 각 성분비로 조합하고, 고형물 함량 8, 9, 10, 11%로 조정한 시료를 $80^{\circ}C$에서 30분간 가열한 후 $25^{\circ}C$로 냉각하여, 온도 $30{\sim}60^{\circ}C$, 0.6 ~ 6 rpm의 범위에서 Brookfield 단원통회전점도계로 리올로지 특성을 측정하였는 바, 아래와 같은 결과를 얻었다. 1. 모델 식품 $P_1S_3$, $P_1S_2$, $P_1S_1$, $P_2S_1$, $P_3S_1$, $P_4S_0$는 모두 의가소성을 나타내고, 항복치를 가지며, 시간 의존성 구조 붕괴를 나타내는 thixotropic 식품이었다. 그러나 $P_0S_4$, 즉 전분의 경우는 8~11% 범위에서 gel의 강도가 크기 때문에 유동성을 보이지 않았다. 2. 각 수분함량에서 모형식품의 단백질 함량에 따른 유통 특성값은 일정한 상관관계를 나타내지 않았다. 3. 전단속도에 대한 전단웅력의 변화는 전분질식품이 ($P_1S_3$, $P_1S_2$) 단백질식품($P_2S_1$, $P_3S_1$)보다 컸으며, 전단초기의 구조붕괴는 Tiu의 모델에 따라 2차 반응식으로 붕괴되었고, 전단속도가 증가 할 수록 구조 붕괴 속도도 빨랐다. 4. $P_1S_2$, $P_2S_1$의 온도의존성은 Arrhenius식에 잘 따랐으며 이때 활성화에너지는 각각 2.35, $1.34Kcal/g{\cdot}mole$이었다.
황-요오드(Sulfur-Iodine, SI) 공정은 물을 분해시켜 수소를 생산하는 열화학 공정으로 공정에 사용되는 황과 요오드는 재순환된다. SI 공정 중 요오드가 분리 순환되는 Section III에서는 공정 효율 개선을 위해 다양한 방법이 개발되고 있다. EED(electro-electrodialysis)를 이용한 방법은 추가적인 화합물이 필요하지 않는 공정으로 Section III의 효율을 높일 수 있으나 공정 흐름에 포함된 요오드에 의해 상당한 부하가 걸리게 된다. 이를 해결하기 설계를 위한 기초 자료 제거 공정으로 결정화 방법이 고려되고 있다. 본 연구에서는 요오드 결정화 반응기 설계를 위한 기초 자료 확보를 위해 $I_2$ 포화 $HI_x$ 용액에서 요오드 결정의 침강 속도를 모델링 하였다. $HI_x$ 용액 조성은 열역학 모델인 UVa를 이용하여 결정하였으며 용액 물성은 순수한 물성들과 상관관계식을 활용하여 추산하였다. Multiphysics 전산툴을 이용하여 침강에 따른 속도 변화를 계산하였으며 요오드 직경과 온도에 따른 변화를 추산하였다. 직경(1.0~2.5 mm)과 온도($10{\sim}50^{\circ}C$) 범위에서 요오드는 0.5 m/s 내외의 종말 속도를 보이며 이 속도는 용액의 점도 보다 밀도에 더 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.
${\beta}-Glucan$의 점증제 및 겔화제로서의 이용성을 규명하기 위하여 메성 및 찰성보리 ${\beta}-glucan$ 용액의 리을로지 특성을 비교하였다. 메성 및 찰성보리 ${\beta}-glucan$ 용액 모두 의가소생 유체 특성을 나타내었으며, Power law mdel에 잘 적용되었다. Arrhenius 식에 의해 구한 층밀림 속도 $700s^{-1}$에서의 겉보기 점도의 활성화에 너지는 농도가 1%에서 4%로 .증가함에 따라 메성 ${\beta}-glucan$의 경우 20.01에서 16.78kj/mol로, 찰성 ${\beta}-glucan$의 경우 지수의 경우 27.18에서 17.82kj/mol로 감소하였으며, 지수함수식에 의해 구한 농도의존성 상수인 A는 온도가 $20^{circ}C$에서 $65^{circ}C$로 증가함에 따라 메성 ${\beta}-glucan$의 경우 $0.37%^{-1}$에서 $0.42%^{-1}$로, 찰성 ${\beta}-glucan$의 경우 $0.49%^{-1}$에서 $0.57%^{-1}$로 증가하였다. 찰성보리 ${\beta}-glucan$의 고유점도는 2.38dL/g으로 메성보리 ${\beta}-glucan$의 1.60dL/g보다 높게 나타났으며, 비점도와 환원농도의 관계에서 구한 critical coil overlap parameter($C^*[{\eta}]$)를 경계로 기울기가 달라져 $C[{\eta}] 영역에서는 메성 및 찰성보리 ${\beta}-glucan$ 간에 차이가 나지 않았지만 $C[{\eta}]>C^*[{\eta}]$ 영역에서는 각각 2.907과 3.757을 나타내었다. 동적점탄성 측청 결과 진동수 변환중 cross-over가 일어나고 이후의 진동수 영역에서는 저장탄성율이 손실탄성율보다 높은 값을 나타내었으며, 24시간 경과 후 겔을 형성하여 겔화제로서의 이용 가능성을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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