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- 저자 : 강경욱(Gyeong-Uk Kang) (검색결과 6 건)
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높은 Pr 수의 유체를 사용한 수직 원형관 외부의 자연대류 실험
강경욱(Gyeong-Uk Kang),정범진(Bum-lin Chung) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5
수직 원형관 외부의 자연대류는 많은 실용적인 관심의 대상이 되고 있으며 곡률효과에 대한 이론과 열전달상관식은 교과서에도 잘 정리되어 있다. 본 연구에서는 유사성 원리를 이용하여 매우 높은 Pr 수의 유체를 사용하여 수직 원형관 외부의 자연대류 열전달 현상을 실험적으로 연구하였다. 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 물질전달계로 채택하였으며, 실험은 직경 0.005m~0.035m의 음극을 사용하여 Pr 수 2,094~4,173 그리고 Gr<SUB>H</SUB> 수 5.2×10?~1.0×10¹?에서 열전달계수를 측정하였다. 실험을 통하여 도출한 충류 상관식은 NU<SUB>H</SUB> = 0.55Ra<SUB>H</SUB><SUP>0.25</SUP>, 난류 상관식은 Nu<SUB>H</SUB> = 0.12Ra<SUB>H</SUB><SUP>0.28</SUP>Pr<SUP>0.1</SUP>였다. 충류에서 실험한 결과는 King, Jakob와 Linke, McAdams, Bottemanne의 수직 원형관 자연대류의 열전달 상관식에 일치하였다. 그러나 난류에서는 McAdams의 상관식과 일치하지 않았고 수직평판 난류 자연대류 상관식인 Fouad의 상관식과 일치하였고 Pr 수에 대한 의존성이 나타났다. 그 원인은 높은 Pr 수에 따라서 열경계층 두께가 관의 직경보다 매우 얇았기 때문인 것으로 판단된다. Natural convection on the outer surface of a vertical pipe has drawn research interests for many practical purposes and well established theories on the curvature effect and heat transfer correlations are available in textbooks. This study investigated the phenomena using mass transfer experiments with high Pr number using the analogy concept. A cupric acid-copper sulfate electroplating system was adopted as the mass transfer system. Tests were performed for Gr<SUB>H</SUB> numbers from 5.2×10? to 1.0×10¹?, Pr numbers from 2,094 to 4,173, and the diameters from 0.005m to 0.035m. The obtained correlations were NU<SUB>H</SUB> = 0.55Ra<SUB>H</SUB><SUP>0.25</SUP> for laminar and Nu<SUB>H</SUB> = 0.12Ra<SUB>H</SUB><SUP>0.28</SUP>Pr<SUP>0.1</SUP> for turbulent. The test results for laminar flow conditions agreed well with the correlations of King, Jakob & Linke, McAdam, and Bottemanne. However, for turbulent conditions, the test results show discrepancy with the correlation of McAdams developed for vertical pipe geometry but instead they showed agreement with the heat transfer correlations of Fouad developed for a vertical plate and also show the dependence on Pr numbers. The very thin thermal boundary layer compared to the diameter of the pipe due to the high value of Pr number seems to make the curvature effect negligible.
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높은 Pr 수의 유체를 사용한 수직 원형관 외부의 자연대류 실험
강경욱(Gyeong-Uk Kang),정범진(Bum-Jin Chung) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集B Vol.35 No.1
유사성 원리를 이용하여 매우 높은 Pr 수의 유체를 사용하여 수직 원형관 외부의 자연대류 열전달 현상을 실험적으로 연구하였다. 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 물질전달계로 채택하였으며, 실험은 직경 0.005m~0.035m의 음극을 사용하여 Pr 수 그리고 2,094~4,173 RaH 수 1.4×10?~4×10₁₃에서 열전달계수를 측정하였다. 층류에서 실험한 결과는 King, Jakob와 Linke, McAdams, Bottemanne의 수직원형관 자연대류의 열전달 상관식에 일치하였고 난류에서는 수직평판 난류 자연대류 상관식인 Fouad의 상관식과 일치하였고 Pr 수에 대한 의존성이 나타났다. 실험을 통하여 도출한 층류 상관식은 NuH=0.55Ra<SUP>0.25</SUP>H, 난류 상관식은 NuH=0.12Ra<SUP>0.28</SUP>HPr<SUP>0.1</SUP>였다. 층류와 난류사이의 천이는 . RaH 수 약 10¹²에서 발생하였다. In this study, we investigated the natural convection on the outer surface of a vertical pipe by performing mass transfer experiments using fluids with high Pr number using the concept of analogy between heat and mass transfer. A cupric acid-copper sulfate electroplating system was adopted as the mass transfer system. Tests were performed for RaH numbers from 1.4×10? to 4×10¹³, Pr numbers from 2,094 to 4,173, and diameters from 0.005 m to 0.035 m. The test results for laminar flow conditions were in good agreement with the correlations reported by King, Jakob and Linke, McAdam, and Bottemanne, and those for turbulent conditions with the correlations presented by Fouad for a vertical plate and also proved the dependence on Pr numbers. The obtained correlations were NuH=0.55Ra<SUP>0.25</SUP>H for laminar and NuH = 0.12Ra<SUP>0.28</SUP>HPr<SUP>0.1</SUP> for turbulent. The transition between laminar and turbulent occurs at RaH of about 10¹².
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두 개의 수평관에서 발생하는 자연대류 열전달에서 피치-직경비의 영향
채명선(Myeong-Seon Chae),강경욱(Gyeong-Uk Kang),정범진(Bum-Jin Chung) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
Natural convection heat transfer experiments from the two heated horizontal cylinders were performed varying the Pitch-to-Diameter ratio (P/D) from 1.02 to 9 at Pr of 4,173 and Ra 2.6×10? to 4.5×10¹?. Using analogy concept, heat transfer experiments were replaced by mass transfer experiments adopting copper electroplating system. The measured heat transfer rates for the lower cylinder at all cases agreed well with the heat transfer correlation developed on the single cylinder by Smith and Wragg. For laminar flow, the measured heat transfer rates of the upper cylinder was less than that of lower cylinder at the P/D less than about 3∼4. However, as the P/D increases, the heat transfer rates of upper cylinder increases. For turbulent flow, the heat transfer rates of upper cylinder was very near to that of lower cylinder when the P/D becomes near to unity. While as the P/D increases, the heat transfer rates of upper cylinder was always higher than that of the lower cylinder.
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나란히 수직으로 배열된 두 개의 수평관에서 피치-직경비에 따른 자연대류 열전달 영향
채명선(Myeong-Seon Chae),강경욱(Gyeong-Uk Kang),정범진(Bum-Jin Chung) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集B Vol.35 No.4
수평으로 놓인 두 개의 원형관(Cylinder)에 대하여 Sc 수를 2,014 8,334, RaD 수를 1.5×10?~4.5×10<SUP>10</SUP>, 두 수평관의 피치-직경비를 1.02 9로 변화시키면서 자연대류 열전달 실험을 수행하였다. 유사성개념을 이용하여, 열전달 실험을 대신하여 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 이용한 물질전달 실험을 수행하였다. 실험결과 하단 수평관의 열전달 계수는 단일 수평관에 대한 상관식과 일치하였다. 층류에서 상단 수평관의 열전달은 이격된 거리가 수평관 지름의 1.5배 이하일 경우 하단 수평관의 열전달계수 보다 낮게 측정되었고, 그 이상에서는 높게 측정되었다. 그러나 난류에서는 두 수평관의 이격된 거리가 1에 가까울 경우에도 상단과 하단의 수평관의 열전달계수가 유사한 것으로 나타났으며, 이격 거리가 멀어지면 상단 수평관의 열전달계수가 하단의 그것보다 높은 것으로 나타났다. Natural convection heat transfer experiments from two parallel horizontal cylinders were performed varying the Pitch-to-Diameter ratio (P/D) of 1.02?9 at Sc of 2,014 to 8,334 and RaD of 1.5×10? to 4.5×10<SUP>10</SUP>. Mass transfer experiments that are analogous to the heat transfer experiments were performed using copper electroplating system. In all cases, the measured heat transfer rates for the lower cylinder agreed well with the existing heat transfer correlations developed from a single cylinder. For laminar flows, the measured heat transfer rates of the upper cylinder were less than those of the lower cylinder at P/D less than about 1.5. However, as the P/D increased, the heat transfer rates of the upper cylinder increased. For turbulent flows, the heat transfer rates of the upper cylinder were considerably similar to those of the lower cylinder when the P/D is approximately unity. In contrast, as the P/D increased, the heat transfer rates of the upper cylinder were always higher than those of the lower cylinder.
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