It is reported recently that the pump head deterioration near the best efficiency point, from single-phase flow to the choke due to air entrainment became less in a screw-type centrifugal pump than in a general centrifugal pump. Moreover, at a narrow tip clearance, the pump head became partially higher in two-phase flow than that in single-phase flow. However, the internal pressure fluctuations on this pump due to air entrainment have not been studied yet. For that reason, we have examined the influences of void fraction, flow coefficient and impeller tip clearance on pressure fluctuations in the casing. The void fraction became larger, the influence of tip clearance on pressure distribution became less.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.18
no.1
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pp.31-37
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2006
The present study has been experimentally investigated the effect of geometric and operating parameters on the two-phase flow distribution of refrigerants in a horizontal T-junction. The operating parameters were the kind of refrigerants (R-22, R- l34a, and R-410A), saturated temperature, and the inlet mass flux and quality. The geometric parameters were the tube diameter and the tube diameter ratio. The measured data of refrigerants were compared with the values predicted using the models developed by several researchers for air/water or steani/water two-phase flow. Among the operating parameters, the inlet Quality was the most sensitive to the mass flow rate ratio. Between the geometric parameters, the tube diameter ratio was more sensitive than tube diameter.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.28
no.8
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pp.1195-1202
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2004
In this paper an experimental study was investigated for two-phase flow distribution in compact heat exchanger header. A test section was consisted of the horizontal bottom dividing header($\phi$: 5 mm, L: 80 mm) and 10 upward circular mini channels ($\phi$: 1.5 mm, L: 850 mm) using an acrylic tube. Three different types of tube intrusion depth were tested for the mass flux and inlet mass quality ranges of 50 - 200 kg/$m^2$s and 0.1 - 0.3, respectively. Air and water were used as the test fluids. The distribution of vapor and liquid is obtained by measurement of the total mass flow rate and the calculation of the quality. Two-phase flow pattern was observed, and pressure drop of each channel was measured. By adjusting the intrusion depth of each channel an uniform liquid flow distribution through the each channel was able to solve the mal-distribution problem.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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v.12
no.2
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pp.70-78
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2004
An experimental study on the pressure drop during flow boiling for pure refrigerants Rl34a and R123, and their mixture was carried out in a uniformly heated horizontal tube. Tests were run at a pressure of 0.6㎫ and in the ranges of heat flux 5-50㎾/$m^2$, vapor quality 0-100 percent and mass velocity of 150-600 kg/$m^2$s. Generally, the two-phase frictional multiplier is used to predict the frictional pressure drop during the two-phase flow boiling. The obtained results have been compared to the existing various correlations for the two-phase multiplier. Also, the frictional pressure drop was compared to a few available correlations; The Lockhart-Martinelli correlation considerally overpredicted the frictional pressure drop data for mixture as well as pure components in the entire mass velocity ranges employed in the present study, while the Chisholm correlation underpredicted the present data. The Friedel correlation was found to satisfactorily correlate the frictional pressure drop data except for a low quality region.
A high resolution numerical method aimed at solving cavitating flow is proposed and applied to gas-liquid two-phase shock tube problem. The present method employs a finite-difference 4th-order Runge-Kutta method and Roe's flux difference splitting approximation with the MUSCL TVD scheme. By applying the homogeneous equilibrium cavitation model, the present density-based numerical method permits simple treatment of the whole gas-liquid two-phase flow field, including wave propagation and large density changes. The speed of sound for gas-liquid two-phase media is derived on the basis of thermodynamic relations and compared with that by eigenvalues. By this method, a Riemann problem for Euler equations of one dimensional shock tube was computed. Numerical results such as detailed observations of shock and expansion wave propagations through the gas-liquid two-phase media at isothermal condition and some data related to computational efficiency are made. Comparisons of predicted results and exact solutions are provided and discussed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.29
no.1
s.232
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pp.87-94
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2005
A computer code for Electrical Capacitance Tomography (ECT) is developed to sense the cross sectional phase distribution of two-phase flow in the rectangular pipe in which the tomography sensor furnished by the insulated wall, electrodes, and electric field screen. The computer code had two steps for the image reconstruction. In the forward projection step, the sensitivity matrix was constructed based on the electric field calculated by the finite difference method. In the backward projection step, the sensitivity matrix and the measured capacitances were used to reconstruct the cross sectional image. Several algorithms including LBP, TR, ITR, and PLI were employed to find the proper one for the two-phase flow analysis. Since the dielectric constant of the water in two-phase flow is sensitive to the thermal parameter such as, temperature and pressure, the developed code was evaluated to find their accuracy, speed of calculation, and sensitivity to the variation of the dielectric constant. It was found that the iterative methods are superior to the direct methods for the image reconstruction, and the PLI method was the best in the variation of the dielectric constants.
Fluid-elastic instability in an air-water two-phase cross-flow has been experimentally investigated using two different arrays of straight tube bundles: normal square (NS) array and rotated square (RS) array tube bundles with the same pitch-to-diameter ratio of 1.633. Experiments have been performed over wide ranges of mass flux and void fraction. The quantitative tube vibration displacement was measured using a pair of strain gages and the detailed orbit of the tube motion was analyzed from high-speed video recordings. The present study provides the flow pattern, detailed tube vibration response, damping ratio, hydrodynamic mass, and the fluid-elastic instability for each tube bundle. Tube vibration characteristics of the RS array tube bundle in the two-phase flow condition were quite different from those of the NS array tube bundle with respect to the vortex shedding induced vibration and the shape of the oval orbit of the tube motion at the fluid-elastic instability as well as the fluid-elastic instability constant.
Multi-dimensional two-phase phenomena occur in many industrial applications, particularly in a nuclear reactor during steady operation or a transient period. Appropriate modeling of complicated behavior induced by a multi-dimensional flow is important for the reactor safety analysis results. SPACE, a safety analysis code for thermal hydraulic systems which is currently being developed, was designed to have the capacity of multi-dimensional two-phase thermo-dynamic phenomena induced in the various phases of a nuclear system. To validate the performance of SPACE, a two-dimensional two-phase flow test was performed with slab geometry of the test section having a scale of $1.43m{\times}1.43m{\times}0.11m$. The test section has three inlet and three outlet nozzles on the bottom and top gap walls, respectively, and two outlet nozzles installed directly on the surface of the slab. Various kinds of two-dimensional air/water flows were simulated by selecting combinations of the inlet and outlet nozzles. In this study, two-dimensional two-phase void fraction profiles were quantified by measuring the local gap impedance at 225 points. The flow conditions cover various flow regimes by controlling the flow rate at the inlet boundary. For each selected inlet and outlet nozzle combination, the water flow rate ranged from 2 to 20 kg/s, and the air flow rate ranged from 2.0 to 20 g/s, which corresponds to 0.4 to 4 m/s and 0.2 to 2.3 m/s of the superficial liquid and gas velocities based on the inlet port area, respectively.
The vertically inverted U-tube steam generator (UTSG) is widely used in the pressurized water reactor (PWR). The reverse flow behavior generally exists in some U-tubes of a steam generator (SG) under both single- and two-phase natural circulations (NCs). The behavior increases the flow resistance in the primary loop and reduces the heat transfer in the SG. As a consequence, the NC ability as well as the inherent safety of nuclear reactors is faced with severe challenges. The theoretical models for calculating single- and two-phase flow pressure drops in U-tubes are developed and validated in this paper. The two-phase reverse flow characteristics in two types of SGs are investigated base on the theoretical models, and the effects of the U-tube height, bending radius, inlet steam quality and primary side pressure on the behavior are analyzed. The conclusions may provide some promising references for SG optimization to reduce the disadvantageous behavior. It is also of significance to improve the NC ability and ensure the PWR safety during some accidents.
In this paper, experimental data on flow pattern transition of inclination angles from 0-90 are presented. A test section is constructed 2 mm long and I.D 1inch using transparent material. The test section is supported by aluminum frame that can be placed with any arbitrary inclined angles. The air-water two-phase flow is observed at room temperature and atmospheric condition using both high speed camera and void impedance meter. The signal is sampled with sampling rate 1kHz and is analyzed under fully-developed condition. Based on experimental data, flow pattern maps are made for various inclination angles. As increasing the inclination angels from 0 to 90, the flow pattern transitions on the plane jg-jf are changed, such as stratified flow to plug flow or slug flow or plug flow to bubbly flow. The transition lines between pattern regimes are moved or sometimes disappeared due to its inclined angle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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