Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권7호
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pp.696-701
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2015
본 연구에서는 깊이 0.2 mm, 폭 0.45 mm, 길이 60mm 그리고 채널의 개수는 15개인 마이크로 채널에서 이상 유동비등에 관한 실험을 수행하였다. 작동유체로는 FC-72가 사용되었으며, 실험은 질량유속과 열유속 각각 $200-400kg/m^2s$, $5-40kW/m^2$ 범위와 증기 건도 0.1-0.9 범위에서 수행되었다. 열전달 계수는 낮은 열유속에서는 급격하게 감소하였으며, 일정 열유속 이상에서는 거의 일정하게 유지되었다. 측정된 열전달 계수로부터 기존의 방법을 이용하여 기포류, 슬러그류, 천류 그리고 파형/환상류의 유동양식으로 분류하였다. 또한 분류한 유동양식의 결과를 파형/환상류 영역으로의 천이 기준과 비교하였다. 하지만 기존의 천이 기준으로는 본 연구의 실험결과를 만족스럽게 예측하지 못하였다.
본 연구에서는 이러한 개념을 바탕으로 오리피스 내의 국소 압력강하치의 통 계적 해석을 통한 유동양식의 판별을 시도하였다. 수평관내 물과 공기를 매질로 2상 유동을 형성하여 각 유동양식에 따른 압력강하치의 확률밀도함수를 구하였으며 순간압 력강하의 통계치를 분석하였다.본 연구에서 다룬 유동양식은 기포유동, 플러그(pl- ug)유동, 슬러그(slug)유동, 성층(stratified)유동 등이며 천이영역에 대한 실험자료 도 포함하였다. 끝으로 이러한 유동양식 판별법을 사용하여 유동선도를 완성하였으 며 다른 선도와 비교분석하였다.
본 연구에서는 이러한 개념을 확장하여 직경이 26nm와 38nm인 두 개의 수평관 내 기액 2상유동에서 오리피스의 차압교란치의 확률밀도함수, 자기상관함수와 파워 스 펙트럼 밀도함수를 구하여 유동양식에 따른 이 들 통계치의 특성을 구명하였다. 본 연구에서 다룬 유동양식은 기포, 플러그, 슬러그, 성층, 파상, 환상, pseudo-slug 유 동이다. 이 결과 차압교란치의 통계적 해석을 통한 유동양식 판별법이 매우 유용하 다는 사실을 밝혔으며, 또 본 판별법을 관내 압력강하치의 통계적 해석을 통하여 유동 양식을 구분한 타 연구자들의 방법과 비교 분석하였다.
A study of counter-current two-phase flow in narrow rectangular channels has been performed. Two-phase flow regimes were experimentally studied in 760 mm long and 100 mm wide test sections with 2.0 and 3.0mm gaps. The resulting data have been compared to previous transition models. For the transition from bubbly to slug flow the superficial velocity of gas increased as the gap width increased. The comparison of experimental data to the transition model developed by Taitel and Barnea showed relatively good agreement for the bubbly-to-slug transition in the case of 2mm gap width. For the criteria of Mishima and Ishii to be applicable to the slug-to-churn transition the distribution parameter should be well defined for narrow channels. Even though the gap width of narrow channels increased the superficial gas velocity did not change for the transition form chum to annular flow regime. For the chum-to-annular transition the model of Taitel and Barnea showed discrepancies with experimental data, especially in the channel with larger gap.
본 연구에서는 축대칭 유동장치를 구성하여 열선 풍속계를 이용, 중심축에 따 른 난류쇠퇴양식을 살펴보고 동시에 난류에너지천이에 대한 세밀한 분석을 통하여 각 각 상류유동전개부, 수축부 및 자유분사류로 연속되는 3개의 유동 구조속에서 어떻게 천이해 갈 것인가를 측정하여 축대칭 유동의 난류구조 변천에 대한 기초 실험자료로 제시하고저 한다.
In this paper, experimental data on flow pattern transition of inclination angles from 0-90 are presented. A test section is constructed 2 mm long and I.D 1inch using transparent material. The test section is supported by aluminum frame that can be placed with any arbitrary inclined angles. The air-water two-phase flow is observed at room temperature and atmospheric condition using both high speed camera and void impedance meter. The signal is sampled with sampling rate 1kHz and is analyzed under fully-developed condition. Based on experimental data, flow pattern maps are made for various inclination angles. As increasing the inclination angels from 0 to 90, the flow pattern transitions on the plane jg-jf are changed, such as stratified flow to plug flow or slug flow or plug flow to bubbly flow. The transition lines between pattern regimes are moved or sometimes disappeared due to its inclined angle.
본 연구에서는 이러한 점에 착안하여 비가열수직이상유동계에서 전도Probe 를 이용하여 시간평균보이드율을 측정하여 이들로부터 통계적으로 처리된 확률밀도함 수(PDF)분포와 이와 관련된 일련의 모우멘트계산을 시도 하므로써 유동양식과 천이특 성에 대하여 객관적이고 체계적인 해석을 하였다. 또한 학계 및 산업계에서는 측정 기구의 단순화가 요구되므로 전도Probe의 출력신호를 분석하여 유동양식에 따르는 특 성을 아울러 구명하였다.
본 글에서는 2상유동의 주요 인자들에 대한 측정기법을 소개하였다. 이를 위하여 가장 중요한 기본인자인 유동양식 판별법, 건도 및 질량유량 측정법, 압력강화 측정법과 기공률 측정법을 다 루었다. 이 외에도 2상유동의 실험인자는 다양하나 본 글에서는 지면관계로 열전달 계수, 계면 파구조, entrainment rate, 계면 및 벽면전단응력과 액적 및 기포의 크기 등 부차적인 유동변수 의 측정법을 다루지 못한 것을 아쉽게 생각하며 다음에 소개할 기회를 기대한다.
An experiment has been carried out to identify flow patterns in a horizontal condensing flow with R-113. Characteristics of flow patterns were determined based upon a statistical analysis of differential pressure fluctuations at an orifice. The probability density function and power spectral density function of instantaneous pressure drop curves for various flow conditions were obtained. In comparison to the results of air-water flows, the flow patterns in a condensing flow such as annular, wavy, slug and plug could be identified. The experimental data determined by this technique were compared with the flow pattern maps suggested by other investigators. The result indicates that the statistical characteristics of differential pressure fluctuations at an orifice may be a useful tool for identifying flow patterns both in condensing flows and in adiabatic two-phase flows.
The characteristics of flow pattern transitions in a horizontal cocurrent gas-liquid flow have been investigated by means of a statistical analysis of instantaneous pressure drop curves at an orifice. The dimensionless intensity of pressure drop fluctuation shows a sudden change during the course of flow transitions, indicating that it may be a good measure to identify the flow regime transitions. The probability density function of the curves feature a unique pattern depending upon the flow regimes and the statistical properties of the PDF also have particular ranges for each flow regime. In conclusion, the statistical analysis of instantaneous pressure drops may be a powerful tool for predicting the flow regime transitions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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