본 연구에서는 근사수평 반류 성층유동에서의 계면마찰계수에 관한 일반화된 실험식을 개발하고자 한다. 이 실험식은 본 저자가 발표한 포화수-수증기와 물-공기 의 실험자료를 기초로 개발되며 공학적인 응용을 위하여 기액상레이놀즈 수와 유체의 물성치를 포함하는 거시적인 유동변수로 표현된다. 또 동일한 계면 마찰계숭에 대한 Nikuradse의 표면조도와 계면의 특성치로 표현되는 무차원 계면 유효조도와의 상관관 계를 구명하고 포화수-수증기와 물-공기의 2상유동에 공통적으로 적용할 수 있는 무차 원 계면유효조도와의 상관관계를 구명하고 포화수-수증기와 물-공기의 2상유동에 공통 적으로 적용할 수 있는 무차원 계면유효조도를 제안할 예정이다. 마지막으로 본 연 구에서 개발한 실험식과 기존 실험식을 비교 검토하고자 한다.
An analytical model that includes the steam condensation effect has been derived and a parametric study has been performed. In addition, a series of experiments were performed and a total of 34 experimental data for the onset of CCFL in nearly horizontal countercurrent two-phase How have been obtained for various flow rates of water. Comparisons of the present CCFL data with slug formation models show that the agreement between the present as well as the existing model and the data is about the same. However, the deviation between the Taitel and Dukler's model predictions and the data is the largest when if j$_{f}$<0.04 m/s. A parametric study of the effect of the steam condensation using the present model shows that, when all local conditions are similar, the model predicted local gas velocities that cause the onset of flooding are slightly lower when condensation occurred. Based on the visual observation and the evaluation of the present work, it has been concluded that the criterion derived for the onset of slug flow can be directly used to predict the onset of inner flooding in nearly horizontal two-phase flow within the experimental ranges of the present work.
본 연구에서는 공기와 물을 매질로 사용하여 3차원 계면파가 존재하는 근사수평 반류성층유동에서의 계면전단응력과 마찰계수를 결정하였다. 기상과 액상의 유량조건에 따라 3차원 계면파의 특성을 needle contact법에 의하여 측정 하였으며, 기상의 압력강하와 속도분포를 구하여 계면전단응력을 구하였다. 또 공학적인 응용을 위하여 3차원과 영역에서의 계면마찰계수에 관한 실험식을 개발하였다. 그리고 거칠은 고체표면에서의 마찰계수를 표현한 Nikuradse식을 이용하여 계면의 등가조도(equivalent roughness)를 계산하였으며 이것을 계면의 파고교란강도와 비교분석하여 계면전단응력에 영향을 미치는 인자들을 규명하였다.
Air-water countercurrent flow limitation at perforated plates with four holes was investigated in a vertical tank to see the effects of the plate thickness, the number of hole, and the diameter of the hole on the onset of CCFL. The thickness of plates was 1 cm and 4 cm, with a relatively large hole diameter of 5 cm. The collapsed water level formed on the perforated plate and its distribution in the upper plenum were measured. The gas flow rate in the multi-hole plate is relatively higher than one in the single tube because some of holes in the multi-hole plate provide a flow path fur liquid with less air-liquid resistance than in the single tube. The onset of CCFL occurred at nearly the same air flow rate regardless of the plate thickness. The negligible effect of the plate thickness on CCFL means that the flooding is initiated at the top of the plate rather than at its bottom. It turns out that $j_k$ and $K_k$ better fit the data than $H_k$ when hole diameter is greater than 2.86 cm. In our experimental ranges, the collapsed water levels at the onset of CCFL ranged from 7.5 cm to 10.5 cm. There was no three dimensional distribution of water level before and after the onset of CCFL.
Cyanidin-3-glucoside (C3G) and cyanidin-3-rutinoside (C3R) were isolated by high-performance countercurrent chromatography (HPCCC) using a two-phase solvent system composed of tert-butyl methyl ether/n-butanol/acetonitrile/water/trifluoroacetic acid (1 : 3 : 1 : 5 : 0.01, v/v) to give pure C3G (34.1 mg) and C3R (14.3 mg) from 1.5 g crude mulberry fruit extract. Using the pure C3G and C3R, a reliable high-performance liquid chromatography (HPLC) method was developed and validated to determine the C3G and C3R contents in mulberry fruit. C3G and C3R were separated simultaneously using an Eclipse XDB-C18 column ($4.6{\times}250mm$ I.D., $5{\mu}m$) coupled with a photodiode array detector (PDA). The gradient elution of the mobile phase consisting of acetonitrile (0.5% formic acid) and water (0.5% formic acid) was applied (1.0 mL/min), and the detection wavelength was 520 nm. The calibration curves of C3G and C3R showed good linearity (both with $r^2=0.9996$) in the concentration range $15.625-500{\mu}g/mL$, and the relative standard deviations (RSD%) of intra- and inter-day variability were in the ranges 2.1 - 8.2% and 4.1 - 17.1%, respectively. The accuracies were ranged 96.5 - 102.6% for C3G and C3R, respectively. The developed HPLC method was used to determine the contents of C3G and C3R in newly harvested mulberry from eight different provinces of Korea.
바이오가스로부터 폴리설폰 분리막을 이용한 메탄 농축 특성을 수치해석 방법으로 분석하였다. 향류 흐름 분리막 공정의 지배 방정식을 유도하고 무차원화 한 후 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어을 이용하여 공정모사하였다. 공급 기체의 메탄 몰분율이 0.5인 경우 주어진 전형적 운전조건 상태에서 분리막 길이에 따른 잔류 측의 메탄 몰분율은 시점에서 종점으로 이동하면서 0.5에서 0.8로 증가하였으며 공급유량 대비 잔류유량 비율은 1.0에서 0.57으로 감소하였다. 공급 메탄 몰분율을 0.9로 변화시킨 경우 잔류 측의 최종 메탄 몰분율은 0.93으로, 공급대비 잔류유량은 0.91로 증가하였다. 공급 측 압력이 증가하여 투과 측 압력 대 공급 측 압력 비 값이 0.33에서 0.17로 변경될 경우 단 수율이 0.1과 같이 낮은 영역에서는 잔류 측 메탄 농도 변화가 거의 없는 반면, 단 수율이 0.3과 같이 높은 영역에서는 증가함을 확인할 수 있었다. 분리막 면적이 $1.14m^2$에서 $2.57m^2$로 증가되면 단 수율의 변화에도 불구하고 잔류 측 메탄 농도가 비교적 높게 유지됨을 알 수 있었다.
직경이 0.152 m이고 높이가 3.5 m인 기-액 향류 흐름 기포탑에서 기포의 물성과 흐름의 거동을 고찰하고 진단하였다. 기체와 액체의 유속 그리고 기포의 분산형태(even, wall-side, central or asymmetric distribution)가 반응기 내부에서 기포의 크기, 빈도수, 상승속도와 체류량 등 기포특성에 미치는 영향을 이중 전기 저항 탐침법을 이용하여 측정 검토하였다. 기포의 크기, 빈도수와 체류량은 기체나 액체 유속의 증가에 따라 증가하였다. 기포의 상승속도는 기체 유속의 증가에 따라 증가하였지만, 액체 유속의 증가에 따라서는 감소하였다. 기포 크기 분포의 균일성이나 체류량은 기포 분산판에서 기포의 분산형태가 균일분포에서 벽면, 중앙 그리고 비대칭 분산으로 변화함에 따라 감소하였다. 기포의 체류량과 분포에 대한 균일성을 고려하면, 기포의 중앙 분산 형태가 비대칭 분산 형태보다는 유리하며, 벽면 분산형태분산보다는 좋지 않았다.
Two-phase transient phenomena in the noncondensable gas-filled closed loop was investigated numerically using the RELAP5/MOD3 version 3.1 computer code. The condensation heat transfer correlation for noncondensable gases was studied in detail. Two modes of the reflux condensation which can be characterized by countercurrent flow of steam and its condensed water and the oscillatory between reflux condensation and natural circulation were predicted well. However, the natural circulation mode which the condensed water carried over the U-bend concurrently with steam was failed to predict.
근사수평 이상반류유동에서의 플러딩천이에 대한 실험을 수행하였으며 이것을 바탕으로 반류유 동도(flow-regime map)를 완성하였다. 또 플러딩천이에 대한 응축의 영향을 고찰하였는데 플러 딩이 액체입구에서 야기될 때 플러딩 속도는 응축량을 고려한 유효증기량으로 표시되며 이 경우 반드시 히스테리시스효과를 동반하게 된다. 이 효과는 응축에 기인하는 것으로 그 메카니즘을 구명하였다. 또 전달액체유량이 영이 될 때의 임계증기속도는 액체분출유량이나 액체서브쿠울 링의 정도에 무관하며 본 연구에서 사용한 관의 경우, 수정 Wallis 변수로 1.74로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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