• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.3
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• pp.291-299
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• 2010

Aspect-ratio-based numerical analysis is carried out to investigate the air-side convective heat transfer characteristics in compact heat exchangers with circular tubes and flat tubes-plate fins. The RNG $k-{\varepsilon}$ model is adopted for turbulence analysis. The numerical analysis is carried out for aspect ratios ranging from 3.06 to 5.44 and for Reynolds numbers ranging from 1,000 to 10,000. The calculated results indicate a correlation between the friction factor and Colburn j factor in the compact heat exchanger system for the range of aspect ratios under consideration. The results obtained for circular tubes and flat tubes-plate fins in this study can be utilized to realize the optimal design of an air conditioning system.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.651-663
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• 2017

Experimental results of $30^{\circ}-15^{\circ}$ nozzles were compared with numerically calculated convective heat transfer coefficients using FLUENT, Boundary Layer Integration Method and Bartz predictions. Also, the convective heat transfer coefficients were calculated by using FLUENT and boundary layer integration method for NASA HIPPO nozzles according to the characteristics of combustion gas and the correlation between pressure and pressure was compared. Finally, thermal analysis of NASA HIPPO nozzle was performed to compare the ablation thickness and char depth according to the combustion gas characteristics.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.32 no.5
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• pp.747-752
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• 2008

An experimental study has been conducted on the natural convection heat transfer for the 7 kinds of circular finned tube heat exchangers. Empirical correlation was suggested at the range of 3,500

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.16 no.5
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• pp.490-498
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• 2004

This paper measures the forced convective heat transfer from heated cylinder to air flow in a rectangular duct at Re$_{D}$ =2,337, 4,589, 6,621 and 7,944 through experiments. And the heat transfer is computed by 3-D numerical computation in which various turbulent models are applied. It is shown through the comparison of experimental and computed data that numerical computation with standard k-$\varepsilon$ model predicts the experimental data most accurately. Furthermore, the correlation from the computed heat transfer is almost similar to that from the experiment when Re$_{D}$ is greater than 4,589. In addition, the correlation of McAdams is the closest to that from experimental data among various correlations from literature in the range of Reynolds number.ber.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.5
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• pp.1756-1762
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• 1991

본 연구에서는 막냉각되는 터빈블레이드에서의 열전달 계수를 측정하기 위하 여 열전달과 물질전달의 상사관계를 이용하였다.터빈블레이드의 선단을 다른 연구 에서와 마찬가지로 원봉으로 모사하였고, 원봉의 표면에 위치하고 있는 1열의 분사홀 로부터 제트가 분사될 때 분사홀 근처 및 그 하류에서의 물질 전달계수를 측정하기 위 해 나프탈렌승화법을 이용하였다. 분사홀 열의 위치를 정체점에서 하류방향으로 이 동시키면서, 물질전달계수의 변화를 연구하였고, 분사율(M=.rho.$_{j}$ U$_{j}$ /.rho.$_{\infty}$ U$_{\infty}$)의 영향도 고찰하였다.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2008.11a
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• pp.596-600
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• 2008

An experimental study has been conducted on the free convection heat transfer for the 7 kinds of circular finned tube heat exchangers. Empirical correlation was suggested at the range of 3,500$D_o$/$D_i$<3.0, 0.19<$P_f$/$D_i$<0.34. The 92% of experimental data agreed with the correlation within 10%.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.20 no.4
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• pp.59-69
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• 1996

냉동.공조 및 각종 화학공업에 널리 사용되는 열교환기인 응축기의 고성능화 및 합리적인 설계를 위해서는 냉매의 정확한 응축열전달률 예측과 그 메카니즘 규명이 필수 요건이다. 본 연구에서는 내경 9.7mm, 외경 12.7mm, 길이 1200mm의 수직 이중관 응축기의 압력강하 및 응축열전달특성을 실험적으로 밝혔다. 실험으로부터 Lockart-Martinelli의 상관 관계식을 이용한 수직 응축관내 압력강하 특성을 종래의 실험식들과 비교.검토하고 새로운 압력강하식을 제안하였다. 그리고 종래의 해석방법과는 달리 비환상류 모델을 가정한 해석결과로부터 전 유동양식에 걸쳐 적용할 수 있는 새로운 응축열전달 예측식을 제안하였다.

• Fire Science and Engineering
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• v.32 no.2
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• pp.17-23
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• 2018

In this study, the relations of the wall thermal conductivity and surface temperature in a compartment fire are investigated using Buckingham Pi theorem. The dimensionless parameters of the previous study are analyzed in order to correlate the dimensionless groups of the heat release rate, the thermal conductivity, the volume of compartment and the convective heat transfer coefficient. In addition the reduced scale of compartment, which has 1/6 size of ISO 9705 Room Corner Tester, is manufactured and the oxygen concentration and the maximum temperature in the space are measured for the gasoline pool fire ($10cm{\times}10cm$, $15cm{\times}15cm$ and $20cm{\times}20cm$). Finally, the criterion of the wall temperature increase are suggested in accordance with the thermal conductivity and the convective heat transfer coefficient. In addition, the dimensionless empirical equation using Buckingham Pi theorem considering the heat release rate are presented suggested. The results of this study will be useful especially for the fire phenomenon investigation of the wall thermal conductivity coefficient and shape in the compartment space.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.6
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• pp.583-591
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• 2012

Plate heat exchangers have been widely used in many industrial applications because of their compactness and high efficiency. Even though plate heat exchangers have been investigated extensively, studies on the effects of geometric parameters other than the chevron angle are very limited in the open literature. In this study, the effects of the chevron angle, corrugation length, corrugation depth, and the number of plates on the heat transfer and pressure drop characteristics of plate heat exchangers were investigated experimentally. Based on the experimental results, empirical correlations were proposed. More than 95% of the predictions made based on the correlations had relative deviations of less than ${\pm}10%$ when compared with the measured data.