Performance charts of capillary tubes for R-134a are presented. The calculation is based on the one-dimensional, adiabatic flow through capillary tube. The length of capillary tube changes with inlet pressure, mass flux, inlet quality(or subcooling), and inside diameter. The length for R-134a is shorter by 12.5~23% than that for R-12 as mass flux varies, by 13~18.5% as inlet pressure changes, by 15~15.2% as inside diameter changes, and by 3.6~20% as subcooling(or quality) changes. In general, the length for R-134a is shorter than that for R-12 by 10~20%. Pressure drop per unit length for R-134a is greater than that for R-12 since specific volume of R-134a is larger that of R-12 and vapor pressure of R-134a is greater than that of R-12. Flash point of R-134a is ahead of that of R-12.
A numerical study is made on the melting process of an unconstrained ice inside an isothermal ice-ball capsule. The unmelted ice core is continuously ascending on account of buoyancy forces. Such a buoyancy-assisted melting is commonly characterized by the existence of a thin liquid film above the ice core. The present study is motivated to present a full-equation-based analysis of the influences of the initial subcooling and the natural convection on the fluid flow associated with the buoyancy-assisted melting. In the light of the solution strategy, the present study is substantially distinguished from the existing works in that the complete set of governing equations in both the melted and unmelted regions are resolved in one domain. Numerical results are obtained by varying the wall temperature and initial temperature. The present results reported the transition of the flow pattern in a spherical capsule, as the wall temperature was increased over the density inversion point. In addition, time wise variation of the shapes for the liquid film and the lower ice surface, the time rate of change in the melt volume fraction and the melting distance at symmetric line is analyzed and is presented.
Methane hydrate is formed by physical binding between water molecules and methane gas, which is captured in the cavities of water molecules under the specific temperature and pressure. $1m^3$ hydrate of pure methane can be decomposed to the methane gas of $172m^3$ and water of $0.8m^3$ at standard condition. Therefore, there are a lot of practical applications such as separation processes, natural gas storage transportation and carbon dioxide sequestration. For the industrial utilization of hydrate, it is very important to rapidly manufacture hydrate. So in this study, hydrate formation was experimented by adding THF and oxidized carbon nanotubes in distilled water, respectively. The results show that when the oxidized carbon nanofluids of 0.03 wt% was, the amount of gas consumed during the formation of methane hydrate was higher than that in the THF aqueous solution. Also, the oxidized carbon nanofluids decreased the hydrate formation time to a greater extent than the THF aqueous solution at the same subcooling temperature.
Kim, Yeon-Sik;Chung, Moon-Ki;Park, Jee-Won;Chun, Moon-Hyun
Nuclear Engineering and Technology
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제29권1호
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pp.45-57
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1997
The direct contact condensation phenomenon, which occurs when steam is injected into the subcooled water, has been experimentally investigated. Two plume shapes in the stable condensation regime are found to be conical and ellipsoidal shapes depending on the steam mass flux and the liquid subcooling. Divergent plumes, however, are found when the subcooling is relatively small. The measured expansion ratio of the maximum plume diameter to the injector inner diameter ranges from 1.0 to 2.3. By means of fitting a large amount of measured data, an empirical correlation is obtained to predict the steam plume length as a function of a dimensionless steam mass flux and a driving potential for the condensation process. The average heat transfer coefficient of direct contact condensation has been found to be in the range 1.0~3.5 ㎿/$m^2$.$^{\circ}C$. Present results show that the magnitude of the average condensation heat transfer coefficient depends mainly on the steam mass fin By using dynamic pressure measurements and visual observations, six regimes of direct contact condensation have been identified on a condensation regime map, which are chugging, transition region from chugging to condensation oscillation, condensation oscillation, bubbling condensation oscillation, stable condensation, and interfacial oscillation condensation. The regime boundaries are quite clearly distinguishable except the boundaries of bubbling condensation oscillation and interfacial oscillation condensation.
[ $1m^3$ ] solid hydrate contains up to $200m^3$ of natural gas, depending on pressure and temperature. Such large volume of natural gas hydrate can be utilized to store and transport large quantity of natural gas in a stable condition. So, in the present investigation, experiments carried out for the formation of natural gas hydrate governed by pressure, temperature, and gas compositions, etc.. The results show that the equilibrium pressure of structure II natural gas hydrate (is approximately 65% lower and the solubility is approximately three times higher than structure I methane hydrate). Also, the subcooling conditions of the structure I and II must be above 9K and 11K in order to form hydrate rapidly regardless of gas components, but the pressure increase is more advantageous than the temperature decrease in order to increase the gas consumption. And utilizing nozzles for spraying water in the form of droplets into the natural gas dramatically reduces the hydrate formation time and increases its solubility at the same time.
An experimental investigation was performed to develop an empirical correlation of R-410A flowing through short tube orifices working near the critical region. Tests were executed by varying upstream pressure from 2,619 kPa to 4,551 kPa, and upstream subcooling from 2.8 and $11.1^{\circ}C$. The experimental data were represented as a function of major operating parameters and short tube diameter. As compared to mass flow trends at normal upstream pressures, flow dependency on upstream subcooling became more significant at high upstream pressures due to a higher density change. Based on the database obtained from this study and literature, an empirical correlation was developed from a power law form of dimensionless parameters generated by the Buckingham Pi theorem. The correlation yielded good agreement with the data. Approximately $92\%$ of the data were correlated within a relative deviation of $5\%$.
Experiments were carried out to investigate the condensation heat transfer characteristics for R22 and its alternatives, R407C (R32/125/134a, 23/25/52wt%) and R410A (R32/125, 50/50wt%). A concentric tube heat exchanger was made to conduct condensation heat transfer tests. Mass flux and saturation temperature of refrigerants at the test section inlet were varied to get the corresponding heat transfer coefficients. Serial and parallel input of secondary fluid (water) were applied to the test subsections. Compared with existing correlations of condensation heat transfer, experimental heat transfer coefficients obtained in this study were generally higher than the predicted values, and mean absolute deviations from several correlations were shown. Wall subcooling was introduced to get a new correlation for condensation heat transfer coefficients by modifying Shah's equation. The RMS deviation of the measured heat transfer coefficients from the new correlation in this study for R22 is 9.9% and that for R407C and R410A are 10.2% and 14.6%, respectively.
Several critical heat flux (CHF) correlations including the look-up table in the MARS code have been assessed for the prediction of CHF in a downward-flow narrow rectangular channel. For the assessment, we built an experiment database that covers pressures between 1.01 and 39.0 bar, gap sizes between 1.09 and 6.53 mm, mass fluxes up to 25,772 kg/m2s, and under one-sided and two-sided heating conditions. The results of the assessment showed that the Kaminaga correlation has the best overall prediction compared to others. However, because the correlation uses global variables, such as inlet and outlet subcooling and total heat transfer area, it is difficult to use in a system code. A new CHF correlation is then proposed by replacing the global variables in the Kaminaga correlation with local ones and adding correction factors to consider the effect of gap size, mass flux, and the number of heating walls. Additional correction factor is added to consider the effect of inlet subcooling. It is shown that the new one is better than the Kaminaga correlation and it is easy to implement to any system code.
해양 가스전의 다양한 생산환경에서 PVCap의 하이드레이트 억제 성능을 평가하고자 PVCap 농도, 과냉각 온도, 염수 농도, MEG 혼합 농도 변화에 따라 하이드레이트 지연시간을 측정하였다. 이를 위해 고압의 하이드레이트 반응 실험 장치를 제작하였으며, 하이드레이트 평형 조건 및 지연시간 측정결과를 선행 실험과 비교함으로써 실험장치의 신뢰성에 대한 타당성을 검증하였다. 과냉각 온도 6.1, 9.2, 12.1℃조건에서 PVCap 농도 0.1~1 wt%의 억제 성능을 분석한 결과, 과냉각 온도가 증가함에 따라 PVCap으로 인한 지연시간이 감소하였다. 염수 농도가 3 wt%에서 7 wt%까지 증가하였을 때, PVCap 폴리머 체인의 구조 저하가 발생하여 PVCap 0.5 wt% 조건에서 최대 78%까지 지연시간이 감소하였다. MEG 10 wt%와 PVCap을 혼합한 HHI(hybrid hydrate inhibitor)의 경우, 아억제(under-inhibition) 영향으로 PVCap 1 wt%에 비해 지연시간의 변화가 크지 않았으나, MEG 20 wt%인 HHI에서는 하이드레이트 억제 효율이 1.7배 증가하였다.
In order to estimate the fuel rod temperature during the reflooding phase of the PWR LOCA, it is essential to obtain a better understanding of the rewetting mechanism. This paper presents the results of analytical and experimental investigations aimed at analyzing the rewetting phenomena in a heated tube. A two-dimensional solution of the rewetting for a tube is described and used to yield the correlation of the rewetting heat transfer coefficient as the function of flooding rate and inlet subcooling. This correlation prediction is in good agreement with the experimental data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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