Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.24
no.12
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pp.1635-1643
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2000
The present work investigates a heat transfer phenomenon at the interface between a porous medium and an impermeable wall. In an effort to appropriately describe the heat transfer phenomenon at the interface, the heat transfer at the interface between the microchannel heat sink, which is an ideally organized porous medium, and the finite-thickness substrate is examined. From the examination, it is clarified that the he heat flux distribution at the interface is not uniform for the impermeable wall with finite thickness. On the other hand, the first approach, based on the energy balance for the representative elementary volume in the porous medium, is physically reason able. When the first approach is applied to the thermal boundary condition, and additional boundary condition based on the local thermal equilibrium assumption at the interface is used. This additional boundary condition is applicable except for the very th in impermeable wall. Hence, for practical situations, the first approach in combination with the local thermal equilibrium assumption at the interface is suggested as an appropriate thermal boundary condition. In order to confirm our suggestion, convective flows both in a microchannel heat sink and in a sintered porous channel subject to a constant heat flux condition are analyzed. The analytically obtained thermal resistance of the microchannel heat sink and the numerically obtained overall Nusselt number for the sintered porous channel are shown to be in close agreement with available experimental results when our suggestion for the thermal boundary conditions is applied.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.9
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pp.1760-1769
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1992
An experimental study of thermal transport from a uniformly heated pipe to a pulsating flow has been carried out. Surface of the pipe is imposed with constant heat flux providing by electric heating band. This problem is of particular interest in the design of Stirling engine heat exchangers and in understanding the blood flow in the aorta. Temporal Variatiens of temperature and pressure inside the circular pipe are measured. The dependence of temperature distributions and heat transfer rate on the mean flow rate in the pipe and on the pulsating frequency is investigated in detail. The experimental results indicate that the measured temporal variations of temperature and pressure become nearly sinusoidal The amplitude of temperature variation near the pipe wall is much more substantial than that in core of the pipe. It is also found that the heat transfer rate is increased significantly as the frequency of the pulsating pressure is increased or the mean flow rate in a pipe is increased. The results obtained are also compared with those for non-pulsating flow circumstance.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.2
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pp.196-203
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2011
Experiments to determine heat transfer coefficients and friction factors are conducted on a stationary transverse parallel wire-screen rib roughened rectangular channel. The test section consists of 198 mm (W) x 40 mm (H) x 712 mm (L). The channel has the aspect ratio of 4.95 and hydraulic diameter of $D_h$=6.66 cm. Four wire screen ribs and a solid rib are used. 0.1 mm-thick-stainless steel foil heaters and thermocouples (T type) are used to measure the heat transfer coefficients. Reynolds numbers studied range from 20,000 to 60,000. The wire-screen rib height (e) to hydraulic diameter ($D_h$) ratio ($e/D_h$) is 0.075; spacing (p) to height ratio (p/e) is 10. Results indicate that the solid rib produces the greatest Nusselt number and friction factor.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.46
no.1
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pp.1-9
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2009
Three-dimensional characteristics of fluid flow and heat transfer around a wavy circular cylinder having sinusoidal variation in cross sectional area along the spanwise direction are numerically investigated using the immersed boundary method. The three different wavelengths of ${\pi}4$, ${\pi}3$ and ${\pi}2$ at the fixed wavy amplitude of 0.1 have been considered to investigate the effects of waviness especially on the forced convection heat transfer around a wavy cylinder when the Reynolds and Prandtl numbers are 300 and 0.71, respectively. The present computational results for a wavy cylinder are compared with those for a smooth cylinder. The time- and total surface-averaged Nusselt number for a wavy cylinder with ${\lambda}={\pi}/2$ is larger than that for a smooth cylinder, whereas that with ${\lambda}={\pi}/4$ and ${\pi}/3$ is smaller than that for a smooth cylinder. However, because the surface area exposed to heat transfer for a wavy cylinder is larger than that for a smooth cylinder, the total heat transfer rate for a wavy cylinder with different wavelengths of ${\lambda}={\pi}/4$, ${\pi}/3$ and ${\pi}/2$ is larger than that for a smooth cylinder.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.1
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pp.1-8
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2012
Numerical analysis has been carried out to investigate the fully developed flow and heat transfer characteristics of a plate heat exchanger. Multi-cell models with an inlet part and outlet part are used to perform the numerical simulation. The plate heat exchanger is characterized by a chevron angle of $20^{\circ}$ and a P/H ratio of 2.0~4.0. The working fluid is water and the Reynolds numbers range from 300 to 1,500. The correlation is given in the form of $f=CRe^m$ for the friction factor and $j=CRe^m$ for the Colburn factor. It is found that the fully developed flow starts from the third cell and the Nusselt number increases with decreasing P/H ratios.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.29
no.5
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pp.231-238
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2017
HFO refrigerants have recently come to be regarded as promising alternatives to R134a for use in turbo chillers. This study provides results from experiments evaluating the film condensation heat transfer characteristics of HFO refrigerants R1234ze(E) and R1233zd(E) on smooth horizontal laboratory tubes. The experiments were conducted at a saturation vapor temperature of $38.0^{\circ}C$ with surface sub-cooling temperatures in the range of $3{\sim}15^{\circ}C$. We observe that the film condensation heat transfer coefficient decreases as surface sub-cooling temperatures increase. In the case of laboratory tubes with a diameter of 19.05 mm, the film condensation heat transfer coefficients of R1234ze(E) and R1233zd(E) were approximately 11% and 20% lower than those of R134a, respectively. Furthermore, our investigation of the effect of tube diameter on film condensation heat transfer coefficients, demonstrates an inverse relationship where the film condensation heat transfer coefficient increases as laboratory tube diameter decreases. We propose experimental correlations of Nusselt number for R1234ze(E) and R1233zd(E), which yield a ${\pm}20%$ error band.
In order to develop better method to enhance and control the flow and heat transfer inside the radiator of electronic device, the synergistic effect of MHD nanofluids and porous medium on the flow and heat transfer in rectangular opened channel is simulated using Lattice Boltzmann method. Three nanofluids of CuO-water, Al2O3-water and Fe3O4-water are studied to analyze the influence of the type of nanofluid on the synergistic effect. The simulation results show that the porous medium can increase the flow velocity in fluid zone adjacent to the porous medium and enhance the heat transfer on the surface of the channel. Under no magnetic field, when the porosity of porous medium is 0.8, the Nusselt number is 4.46% higher than when the porosity is 0.9. Al2O3-water has the best heat transfer effect among the three nanofluids. At Ф=0.06, Ha=100, θ=90°, ε=0.9, Nu of Al2O3-water is 6.51% larger than that of CuO-water and 5.05% larger than that of Fe3O4-water. Magnetic field enhances seepage in porous medium and inhibits heat transfer in the bottom wall. When Ha=30 and 60, the inhibiting effect is the most significant as the magnetic field angle is 90°. And when Ha=100, the inhibiting effect is the most significant as the magnetic field angle is 120°.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.8
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pp.1016-1023
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2012
Because heat exchanger consists of many circular tubes, the analysis of local heat transfer and pressure drop at the surrounding of circular tubes, performance and calculation of size, economics play important roles in design. In this study, This study conducted experiment and analysis in order to observe convective heat transfer coefficient LMTD (logarithm mean temperature difference) and pressure losses according to water temperature and air flow rate using a cross flow heat exchanger of staggered arrangement. This heat exchanger was composed of staggered arrangement for five rows and seven columns of tube banks, and the condition of experiment and analysis are $40{\sim}65^{\circ}C$ of water temperature and $5.0{\sim}12.3m^3/s$ of air flow rate. As a result of it, since air density decreases as water temperature and flow rate increases, Reynolds number decreases with characteristics of low flow velocity but mean heat transfer coefficient increases with air flow rate increase, heat transfer performance has been improved and pressure losses decreased. And since heat transfer rate shows about 8~12% and pressure drop around 0.01~7.5% error as the analysis result, the feasibility of this study could be evaluated.
Xian-Wen Li;Xing-Kang Su;Long Gu;Xiang-Yang Wang;Da-Jun Fan
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.5
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pp.1802-1813
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2023
Conjugate heat transfer between liquid metal and solid is a common phenomenon in a liquid-metal-cooled fast reactor's fuel assembly and heat exchanger, dramatically affecting the reactor's safety and economy. Therefore, comprehensively studying the sophisticated conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor is profound. However, it has been evidenced that the traditional Simple Gradient Diffusion Hypothesis (SGDH), assuming a constant turbulent Prandtl number (Prt,, usually 0.85 - 1.0), is inappropriate in the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of liquid metal. In recent decades, numerous studies have been performed on the four-equation model, which is expected to improve the precision of liquid metal's CFD simulations but has not been introduced into the conjugate heat transfer calculation between liquid metal and solid. Consequently, a four-equation model, consisting of the Abe k - ε turbulence model and the Manservisi k𝜃 - ε𝜃 heat transfer model, is applied to study the conjugate heat transfer concerning liquid metal in the present work. To verify the numerical validity of the four-equation model used in the conjugate heat transfer simulations, we reproduce Johnson's experiments of the liquid lead-bismuth-cooled turbulent pipe flow using the four-equation model and the traditional SGDH model. The simulation results obtained with different models are compared with the available experimental data, revealing that the relative errors of the local Nusselt number and mean heat transfer coefficient obtained with the four-equation model are considerably reduced compared with the SGDH model. Then, the thermal-hydraulic characteristics of liquid metal turbulent pipe flow obtained with the four-equation model are analyzed. Moreover, the impact of the turbulence model used in the four-equation model on overall simulation performance is investigated. At last, the effectiveness of the four-equation model in the CFD simulations of liquid sodium conjugate heat transfer is assessed. This paper mainly proves that it is feasible to use the four-equation model in the study of liquid metal conjugate heat transfer and provides a reference for the research of conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor.
An accurate transpiration model for greenhouse tomato crop, which is liable to transpiration depression and yield loss because of low solar radiation and high humidity, could be an efficient tool for the optimum control of greenhouse climate and for the optimization of Irrigation scheduling. The purpose of this study was to develop transpiration model of greenhouse tomato and to carry out the experimental verification. The formulas to calculate the canopy transpiration and temperature simultaneously were derived from the energy balance of canopy. Transpiration and microclimate variables such as net radiation, solar radiation, humidity, canopy and air temperature, etc. were simultaneously measured to estimate parameters of model equations and to verify the suggested model. Leaf boundary layer resistance was calculated as a function of Nusselt number and stomatal diffusive resistance was parameterized by solar radiation and leaf-air vapor pressure deficit. The equation for stomatal diffusive resistance could explain more than 80% of its variation and the calculated stomatal diffusive resistance showed good agreements with the measured values in situations independent of which the constants of the equation were estimated. The canopy net radiation calculated by Stanghellini's model with slight modification agreed well with the measured values. The present transpiration model, into which afore-mentioned component equations were assembled, was found to predict the canopy temperature, instantaneous and daily transpiration with considerable accuracy in greenhouse climates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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