Film cooling characteristics has been investigated numerically with the aid of FLUENT software for the sunk or the lifted upstream wall from the slot injection exit. In this study, with the fixed blowing ratio of 1 and the fixed coolant injection angle of $30^{\circ}$, the downstream flow field and the downstream temperature field were examined in terms of velocity vector, turbulent kinetic energy, temperature contours, and downstream wall temperature. Upstream wall was sunk or lifted from 1d to 5d(d=slot width). The result shows that the up-Id upstream wall has the best film cooling performance. This is due to the fact that the up-1d upstream wall configuration reduces velocity gradient just enough to minimize the turbulent mixing between the mainstream and the coolant just off the slot exit.
In this paper, the individual reentering rate of the cooling towers installed on a building roof is investigated considering the wind direction and louver wall installation. As the western wind with 5 m/s flows and the louver wall is not installed around the roof. the reentering rate of the cooling towers is predicted about 20%. However the reentering rate is simulated about 5% when the louver wall is installed around the roof. As the southern wind with 5 m/s flows and the louver wall is not installed, the reentering rate of the cooling tower is predicted about 30%.On the contrary, the reentering rate is simulated about 15% when the louver is installed. As a result, if there is no louver wall installed around the roof, the falloff of the cooling capacity would be serious by the reentering of the discharge air. The installation of the louver wall is strongly recommended to prevent the discharge air reentering.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.13
no.1
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pp.10-18
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2009
Numerical simulation has been performed in this study to investigate the capabilities of turbulence modeling schemes on estimating the film cooling at a referenced parallel wall jet-nozzle configuration. Also a additional simulation has been performed for film cooling under 2-dimensional axis symmetry conditions at a parallel wall jet-nozzle configuration. It was concluded that the best turbulence model is the standard $k-{\epsilon}$ model with enhanced wall functions. Also a additional simulation showed the film cooling characteristics that are resonable physically.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.21
no.1
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pp.1-14
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1997
Natural convection cooling of discrete heaters located in a two-dimensional vertical open top cavity is investigated experimentally. The five discrete heaters with same heat generation are located on the wall of the cavity. The heaters are arranged in two configurations; flush-mounted on a vertical wall and protruding from the wall about 4.5 mm. The materials used for the vertical walls are copper and epoxy-resin, and air is used as the cooling fluid. The temperature and flow fields in the cavity were visualized by means of Mach-Zehnder interferometer and smoke-method. Also, local temperature measurements are made along the vertical wall. Results are obtained for cavity aspect ratios of 4.6, 7.5 and 9.5 and modified Rayleigh numbers ranging from 10$^{3}$ to 10$^{6}$ . Results indicate that the cooling efficiency for the copper wall is superior to that of the epoxy-resin. For the epoxy-resin wall, the protrusion of the heaters plays a role in decreasing the heat transfer performance. The location of maximum temperature is significantly influenced by the wall materials and heater configurations. Correlations relating the Nusselt number to the modified Rayleigh number are proposed.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.11
no.1
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pp.72-79
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1987
When the wall temperature is very high, a stable vapor film covers the heat transfer surface. The vapor film creates a strong thermal resistance when heat is transferred to the liquid though it. This phenomenon, called "film boiling" is very important in the heat treatment of metals, the design of cryogenic heat exchangers, and the emergency cooling of nuclear reactors. In the practical engineering problems of the transient cooling process of a high temperature wall, the wall temperature history, the variation of the heat transfer coefficients, and the wall superheat at the rewetting points, are the main areas of concern. These three areas are influenced in a complex fashion such factors as the initial wall temperature, the physical properties of both the wall and the coolant, the fluid temperature, and the flow state. Therefore many kinds of specialized experiments are necessary in the creation of precise thermal design. The object of this study is to investigate the heat transfer characteristics in the transient cooling process of a high temperature wall. The slow transient cooling experiment was carried out with a copper block of high thermal capacity. The block was 240 mm high and 79 mm O.D.. The coolant flowed throuogh the center of a 10 mm diameter channel in the copper block. In the copper block, three sheathed thermocouples were placed in a line perpendicular to the flow. These thermocouples were used to take measurements of the temperature histories of the copper block.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.9
no.1
s.24
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pp.117-124
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2006
Experiments on film cooling were performed with a small scale rocket engine homing liquid oxygen (LOx) and Jet A-1(jet engine fuel). Film coolants(Jet A-1 and water) were injected through the film cooling injector. Film cooled length and the outside wall temperature of the combustor were determined for chamber pressure, and the different geometries(injection angle) with the flow rates of film coolant. The loss of characteristic velocity due to film cooling was determined for the case of film cooling with water and Jet A-1. As the coolant flow increases, the outside wall temperatures decrease but the decrease in the outside wall temperatures reduced over the 8 percent film coolant flow rate. The efficiency of characteristic velocity was decreased with the Increase of the film coolant flow rate.
Tae Ho Kim;Myung Ho Kim;Hyoung Kyu Cho;Byoung Jae Kim
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.21
no.3
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pp.33-38
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2023
Spray cooling is a method of cooling high-temperature heating elements by spraying droplets. Recently, spray cooling has been proposed for use in next-generation nuclear reactors. When droplets are sprayed onto the outer wall of a heat exchanger tube, a film boiling occurs on the outer wall. Over time, the outer wall temperature decreases, and a liquid film forms on the outer wall, and the heat exchanger outer wall is subsequently cooled by the liquid film. In this case, the liquid film thickness has a great influence on the heat removal performance. In this study, an experimental study was conducted to measure the liquid film thickness distribution in a droplet spray environment. For this purpose, a method using the electrical conductivity of the liquid was adopted.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.11
no.1
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pp.18-30
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1999
A heat transfer analysis for the two-dimensional (2-D) steady state using finite difference method (FDM) is performed to predict the thermal behavior of the primary first-wall (FW) system of fusion reactor under various geometric and thermo-hydraulic conditions, such as the beryllium (Be) armor thickness, pitch of cooling tube, and coolant velocity. The FW consists of authentic steel (type 316 stainless steel solution annealed) for cooling tubes, Cu for cooling tubes embedding material, and Be for a protective armor, based on the International Thermonuclear Experiment Reactor (ITER) report. The present 2-D analysis, the control volume discretized with hybrid grid (rectangular grid and polar grid) and Gauss-Seidel iteration method are adapted to solve the governing equations. In the present study, geometric and thermo-hydraulic parameters are optimized with consideration of several limitations. Consequently, it is suggested that the adequate pitch of cooling tube is 22-32mm, the beryllium armor thickness is 10-12mm, and that the coolant velocity is 4.5m/s-6m/s for $100^{\circ}C$ of inlet coolant temperature. The cooling tube should locate near beryllium armor. But, it would be better for locating the center of Cu wall, considering problems of material and manufacturing. Also, 2-D analysis neglecting the axial temperature distribution of cooling tube is appropriate, regarding the discretization error in axial direction.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.10
no.2
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pp.156-164
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1986
In the case of boiling on high temperature wall, vapor film covers fully or parcially the surface. This phenomenon, film boiling or transition boiling, is very important in the surface heat treatment of metal, design of cryogenic heat exchanger and emergency cooling of nuclear reactor. Mainly supposed hydraulic-thermal accidents in nuclear reactor are LCCA (Loss of Coolant Accident) and PCM (Power-Cooling Mismatch). Recently, world-wide studies on reflooding of high temperature rod bundles after the occurrence of the above accidents focus attention on wall temperature history and required time in transient cooling process, wall superheat at rewet point, heat flux-wall superheat relationship beyond the transition boiling region, and two-phase flow state near the surface. It is considered that the further systematical study in this field will be in need in spite of the previous results in ref. (2), (3), (4). The paper is the study about the fast transient cooling process following the wall temperature excursion under the CHF (Critical Heat Flux) condition in a forced convective subcooled boiling system. The test section is a vertically arranged concentric annulus of 800 mm long and 10 mm hydraulic diameter. The inner tube, SUS 304 of 400 mm long, 8 mm I.D, and 7 mm O.D., is heated uniformly by the low voltage AC power. The wall temperature measurements were performed at the axial distance from the inlet of the heating tube, z=390 mm. 6 chromel- alumel thermocouples of 76 .mu.m were press fitted to the inner surface of the heating tube periphery. To investigate the heat transfer characteristics during the fast transient cooling process, the outer surface (fluid side) temperature and the surface heat flux are computed from the measured inner surface temperature history by means of a numerical method for inverse problems of transient heat conduction. Present cooling (boiling) curve is sufficiently compared with the previous results.
Ha, Seong-Up;Lee, Seon-Mi;Moon, Il-Yoon;Lee, Soo-Yong
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.16
no.5
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pp.37-46
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2012
The calculation model for heat transfer analysis of rocket engine combustion chamber considering film-cooling has been established. Convective, radiative heat transfers and film-cooling effect in combustion chamber were evaluated using empirical equations especially for rocket engine combustors, and for heat transfer outward from chamber wall general convective and radiative equations were applied. Structural grid has been generated inside chamber wall for FVM calculations, and transient thermal analyses were carried out by time-marching techniques. LOx/kerosene rocket engine with chamber pressure of 50 bar has been analysed, and it is shown that, in that case, the film-cooling less than 4% remarkably contributes to reduce wall temperature, but the effect of the effect of film-cooling more than about 4% is not significantly increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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