• 한국분무공학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-8
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• 2021

Droplet evaporation has been known as a common phenomenon in daily life, and it has been widely used for many applications. In particular, the influence of the different heated substrates on evaporation flux and flow characteristics is essential in understanding heat and mass transfer of evaporating droplets. This study aims to simulate the droplet evaporation process by considering variation of thermal property depending on the substrates and the surface temperature. The commercial program of ANSYS Fluent (V.17.2) is used for simulating the conjugated heat transfer in the solid-liquid-vapor domains. Moreover, we adopt the diffusion-limited model to predict the evaporation flux on the different heated substrates. It is found that the evaporation rate significantly changes with the increase in substrate temperature. The evaporation rate substantially varies with different substrates because of variation of thermal property. Also, the droplet evaporates more rapidly as the surface temperature increases owing to an increase in saturation vapor pressure as well as the free convection effect caused by the density gradient.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.126-132
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• 2016

본 연구는 전산유체역학 기법을 이용하여 수소 생산 플랜트의 개질 튜브 공정가스와 버너 가스 온도에 따른 화학반응과 열변형 특성을 분석한다. 개질로 내부의 온도는 약 800 K 내지 1000 K 이상으로 고온으로 유지되기 때문에 튜브의 열변형 문제가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서 개질로의 구조건전성을 평가하고 안정된 생산력을 가진 장비를 운영하기 위해서 반응과 열변형 특성에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구는 상용 전산해석 코드(ANSYS Fluent/Mechanical V.13.0)를 사용하여, 대류, 전도 및 복사 열전달을 포함한 복합 열전달과 난류유동을 3차원적으로 해석하였다. 특히, 열유동 특성에 따른 연성해석(Fluid-Solid Interaction: FSI)를 수행하였으며 고온 버너가스와 공정가스 운전조건에 따른 반응 특성과 열변형 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 개질 공정가스와 버너 가스의 주입온도가 각각 200 K 감소하면, 수소생성량은 최대 약 4 배, 최소 약 2 배 감소한다. 또한, 공정가스와 버너 가스의 주입온도에 따라 열변형은 최대 약 20%, 최소 약 15% 감소한다.