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권순일(Soonil Kwon),박상민(Sang Min Park),진태형(Taehyeong Jin),김형대(Hyungdae Kim) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.9
하향 가열벽면에서 발생하는 유동 비등 열전달에 대한 벽면 기울기와 기공율의 영향에 대한 실험연구를 수행하였다. 1기압 조건에서 물을 작동 유체로 사용하여, 하향 가열벽면의 기울기가 0°, 30°, 60°인 조건에서 평균 기공율을 0.1~0.6 범위에서 변화시키며 유동 비등 실험을 수행하였다. 인가 열유속을 변화시키면서 가열벽면의 온도 분포를 고속 열화상 카메라를 이용하여 측정하고, 평균 열유속과 표면온도를 이용하여 열전달 계수를 계산하였다. 실험 결과 가열벽면의 기울기가 수평에 가까울수록 생성되는 비등 기포의 병합에 의한 슬러그 기포의 크기가 커져 핵비등 열전달을 저해하여 평균 열전달 계수가 감소하는 특징이 두드러지게 나타나는 반면, 본 연구에서 실험한 범위 내에서 기공율에 의한 열전달 계수의 영향은 미미하게 나타났다. 또한, 실험 결과를 바탕으로 하향 가열벽면에서 발생하는 유동 비등 열전달 계수의 저감 효과를 예측하기 위한 보정 인자를 벽면 기울기의 함수로 제안하였다. An experimental study was conducted to investigate the effects of wall inclination and void fraction on the flow boiling heat transfer coefficient (HTC) from a downward-facing heated wall. Experiments with water at atmospheric condition were performed with varying void fraction in the range from 0.1 to 0.6 considering wall inclinations of 0°, 30° and 60°. Temperature distribution of the boiling surface was measured using a high-speed infrared camera and the HTC was calculated using the applied heat flux and the measured average surface temperature. As the horizontal inclination of the downward-facing wall increased, the HTC was degraded due to the poor heat transfer underneath the elongated slug bubbles, which resulted from the severe coalescence of nucleating boiling bubbles. However, the void fraction had an insignificant influence in the range of the present study. From the experimental data, a suppression factor to predict the degradation of flow boiling HTC on a downward-facing wall was proposed as a function of wall inclination angle.