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원관 내 왕복유동에 따른 열전달특성의 실험적 연구
Experimental investigation on the heat transfer characteristics of an oscillatory pipe flow

박상진    (한국기계연구원   ); 이대영    (한국과학기술연구원 기전연구부 ;  ); 노승탁  
  • 초록

    스터링 또는 VM 사이클 기긱의 열교환기의 구성요소 중 냉각부와 가열부만으로 이루어진 실험장치를 구성하고 벽온도분포와 열전달량을 측정하여 왕복유동주파수와 왕복유동거리비가 열전달에 미치는 영향을 실험하였다. 냉각부와 가열부와 온도차를 일정하게 유지하기 위해서는 왕복유동의 주파수와 왕복유동거리비가 증가함에 따라 열유속이 증가되어야 함을 보였다. 이는 왕복유동의 주파수와 왕복유동거리비가 중감함에 따라 가열부와 냉각부 사이의 열전달, 즉 열교환기 길이 방향으로의 열전달이 증가함을 의미한다. 또한 실험과 1차원 속도가정에 의한 해석이 매우 잘 일치함을 확인하였다. 가열부에서 반경방향응로의 유체온도분포를 측정하고 열전달계수를 구하였다. 반경방향 온도분포는 왕복유동주파수가 빨라질수록 포물선형태에서 벗어나 편평한 분포를 보이고 무차원 주파수가 커지고 열교환기 길이가 유체의 왕복거리에 비하여 짧아질수록 반경방향으로의 열전달이 향상되었다. 따라서 가열부에서의 평균 열전달 계수 역시 왕복유동주기와 열교환기가 짧을 때 더 크게 나타났다. 결론적으로 같은 전열면적을 가진다면 짧은 열교환기가 상대적으로 유리하나 왕복주파수가 빨라지는 것은 한주기당 열전달량의 측면에서 오히려 효율을 저하시키는 효과를 가져온다.


    Effects of oscillatory flow upon heat transfer characteristics have been studied experimentally for oscillating flow in a circular tube. The experimental apparatus was designed to simulate the heat exchangers of the Stirling or Vuilleumier cycle machines and the test section consists of heater and cooler. Measurements were presented of heat flux, axial wall temperature distribution, and radial temperature profile of the working fluid for several cases of oscillation frequency and swept distance ratio. The influences of two main parameters, frequency and tidal displacement of the oscillation were investigated. Then the heat transfer coefficient at the heater is obtained. The carried by the authors with a assumption of oscillatory laminar slug flow.


  • 주제어

    왕복유동 .   열전달 .   왕복주파수 .   왕복유동거리비.  

  • 참고문헌 (14)

    1. Bejan, A. , Convection Heat Transfer / v.,pp.,
    2. 원관내 층류 왕복유동에 의한 열적발달영역에서의 열전달 , 이대영;박상진;노승탁 , 대한기계학회논문집 / v.18,pp.997-1008,
         
    3. Effect of Flow Oscillations on Axial Energy Transport in a Porous Media , Siegel, R. , ASME J. Heat Transfer / v.109,pp.242-244,
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    11. 스터링 사이클기기용 가열기 원관내부 왕복유동에서의 열전달에 관한 실험적 연구 , 강병하;이건태;이춘식;이재헌 , 대한기계학회논문집 / v.17,pp.1547-1555,
         
    12. Measurements with the reversing Flow Test Facility , Roach, P. D. , Proc. 21st IECEC / v.,pp.539-544,
    13. M. I. T. Stirling Cycle Heat Transfer Apparatus , Smith, J. L. Jr.;Lienhard, J. H.;Tziranis, A. K.;Ho, Y. , Proc. 27th IECEC / v.5,pp.509-516,
    14. Overview of NASA Supported Stirling Thermodynamic Loss Research , Tew, R. C.;Geng, S. M. , Proc. 27th IECEC / v.5,pp.489-494,

 저자의 다른 논문

  • 박상진 (12)

    1. 1996 "원관내 왕복유동에서 비정상 열전달 관계식의 공식화" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 20 (9): 2953~2964    
    2. 1996 "담수화 기술현황 및 연구동향" 大韓造船學會誌 = Journal of the society of naval architects of Korea 33 (4): 53~66    
    3. 1997 "다공성 재생기의 방향성을 고려한 왕복유동 수치해석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 21 (12): 1668~1678    
    4. 2003 "랩온어칩을 위한 중합효소 연쇄반응 칩의 열설계" 硏究論文集 : 한국기계연구원 = Transactions of the KIMM 33 (): 17~25    
    5. 2006 "전산해석에 의한 일체형 원자로용 주냉각재 펌프의 성능분석" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 30 (8): 818~824    
    6. 2006 "SMART 연구로 주냉각재펌프의 검증시험" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 30 (9): 858~865    
    7. 2008 "에너지기계기술-Plant-IT 융합기술 개발 현황" 機械와 材料 = State of the art report 20 (3): 17~27    
    8. 2008 "에너지기계기술-역삼투막 시스템을 위한 에너지회수장치(Energy Recovery Device; ERD)의 기술개발 동향" 機械와 材料 = State of the art report 20 (3): 37~47    
    9. 2008 "철강공정에서의 충돌제트냉각 기술현황" 機械와 材料 = State of the art report 20 (1): 115~129    
    10. 2009 "선회유동 교란에 따른 벤투리 유량측정의 불확실성 해석" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery 12 (6): 18~25    
  • Lee, Dae-Young (45)

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