Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.23
no.2
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pp.27-37
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2019
The shell and tube heat exchangers installed in the propulsion system test complex (PSTC) at the Naro Space Center heats cryogenic helium to 500 K with a heat transfer oil. As the experimental helium outlet temperature was lower than expected (less than 100 K), the boundary layer effect of the heat transfer oil is predicted to be the cause of the performance deterioration. A computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed to verify where the boundary layer effect exists; however, the boundary layer effect has no significant impact on the performance of the heat exchanger. An alternative method to improve the performance of the heat exchanger by changing the heat transfer oil has been discussed in this paper. The low viscosity and high thermal conductivity at high temperature (~500 K) of heat transfer oil at the shell-side are required to improve the thermal performance of the heat exchanger. The experimental performance of the heat exchanger, used to exchange heat between the cryogenic helium and hot heat transfer oil at the PSTC are summarized in this paper.
Lee, Soon Ho;Kim, Minsung;Ha, Man Yeong;Park, Sang-Hu;Min, June Kee
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.38
no.11
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pp.925-933
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2014
Today, computational fluid dynamics (CFD) is widely used in industry because of the availability of high-performance computers. However, full-scale analysis poses problems owing to the limited resources and time. In this study, the performance and optimal size of a heat exchanger were calculated using the effectiveness-number of transfer units (${\varepsilon}-NTU$) method and a database of characteristics heat exchanger. Information about the geometry and performance of various heat exchangers is collected, and the performance of the heat exchanger is calculated under the given operating conditions. To determine the optimal size of the heat exchanger, a Genetic Algorithm (GA) is used, and MATLAB and REFPROP are used for the calculation.
Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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2011.11a
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pp.159-162
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2011
본 연구에서는 환기 특성에 근거한 축소법칙의 유효성을 평가하기 위해 실규모 및 2/5 축소 구획에 대한 화재를 FDS를 이용하여 모사하고 기존의 실험 결과 및 해석 결과 상호간에 비교 분석을 수행하였다. 실규모 및 축소 모형에 대한 해석 결과를 비교할 때 구획 내부 유동 형태 등에 있어서 다소간의 차이를 보였으나 화염의 분출 거동 및 열유동 분포 등의 거시적인 특성에 대해서는 유사한 결과를 보여주었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.8
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pp.1016-1023
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2012
Because heat exchanger consists of many circular tubes, the analysis of local heat transfer and pressure drop at the surrounding of circular tubes, performance and calculation of size, economics play important roles in design. In this study, This study conducted experiment and analysis in order to observe convective heat transfer coefficient LMTD (logarithm mean temperature difference) and pressure losses according to water temperature and air flow rate using a cross flow heat exchanger of staggered arrangement. This heat exchanger was composed of staggered arrangement for five rows and seven columns of tube banks, and the condition of experiment and analysis are $40{\sim}65^{\circ}C$ of water temperature and $5.0{\sim}12.3m^3/s$ of air flow rate. As a result of it, since air density decreases as water temperature and flow rate increases, Reynolds number decreases with characteristics of low flow velocity but mean heat transfer coefficient increases with air flow rate increase, heat transfer performance has been improved and pressure losses decreased. And since heat transfer rate shows about 8~12% and pressure drop around 0.01~7.5% error as the analysis result, the feasibility of this study could be evaluated.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.4
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pp.367-375
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2014
In numbers of kinds of heat exchanger, the shell-tube heat exchanger is the most commonly used type of heat exchanger in the industry field. In order to improve the thermal performance of the heat exchanger, this study was analyzed heat transfer characteristics according to arrangement of baffle and direction of baffle and bump phase of baffle about shell-tube heat exchanger using appropriate SST (Shear Stress Transport) turbulence model for flow separation and boundary layer analysis. As the boundary condition for CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, the inlet temperature of shell side was constantly 344 K and the variation of the water flow rate was 6, 12, 18 and 24 l/min. As the result of analysis, zigzag baffle arrangement enhances heat transfer rate and pressure drop. Furthermore, in the direction of the baffle, heat transfer rate is more improved with vertical type and angle $45^{\circ}$ type than existing type, and pressure drop was little difference. Also, the bump shape of baffle surface contributes to heat transfer rate and pressure drop improvement due to the increased heat transfer area. Through analysis results, we knew that the increase of the heat transfer was influenced by flow separation, fluid residual time, contact area with the tube, flow rate, swirl and so on.
Kim, Tae-Kwon;Cho, Mok-Lyang;Bae, Young-Wan;Kim, Ji-Won
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.1
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pp.538-545
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2020
The outdoor coal storage sheds of thermal power plants are being converted to indoor coal storage sheds worldwide because of the environmental pollution problems in the surrounding areas. On the other hand, indoor coal storage sheds are causing problems, such as indoor coal scattering and harmful gas generation. In this study, the ventilation method of indoor coal storage sheds was analyzed in terms of the internal flow characteristics and ventilation according to the outside wind velocity and direction. CFD analysis was performed based on the actual flow measurement information inside the indoor coal storage sheds. A comparison of the wind speed of 6 m/s and 2 m/s when the outside wind direction was easterly showed that the stream velocity to the monitor louver was faster and the recirculation area was clearer at 6 m/s than at 2 m/s. In addition, the trend of a westerly wind was similar to that of the easterly wind. The ventilation rate according to the wind speed was 13.1 times and 4.4 times for a wind speed of 6 m/s and 2 m/s, respectively. If the wind speed is 2 m/s, the situation does not meet the required number of ventilations per hour in a general plant, and needs to be improved.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.17
no.2
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pp.173-178
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2011
Marine TEMA heat exchanger is the equipment to transfer the heat energy through both fluids that are enclosed separately by applying conduction and convection phenomena for a large vessels, Especially for heat exchanger working under the high temperature and high pressure, the expansion ratio should be taken into account other than under the low temperature and low pressure. This study was tried to find out the ideal expansion ratio through analyzing the elasto-plastic stress behavior of deformation while tubes are expanded with the finite element methods.
In this paper, we analyzed the resolution of tomographic images which can be obtained with Scanning Tomographic Acoustic Microscope(STAM) utilizing the acousto-optic effect. To realize this, lateral and depth resolutions of both ultrasonic transducer and specimen rotating device are obtained by using BFP tomographic reconstruction algorithm. Simulation results show that both rotating devices have a good depth resolution of $1.5{\lambda}$. For the lateral resolution, the specimen rotating device produces $0.53{\lambda}$ in the x and y directions and the transducer rotating device produces $0.56{\lambda}$ and $0.70{\lambda}$ in the x and y directions respectively. These results imply that the specimen rotating device is more suitable for STAM system construction.
Roh, Jang-Hoon;Choi, Heui-Joo;Yu, Yeong-Seok;Yoon, Chan-Hoon;Kim, Jin
Tunnel and Underground Space
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v.21
no.6
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pp.518-525
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2011
In this study, the natural ventilation pressure resulting from the large altitude difference which is a characteristic of high radioactive waste repository and the caloric value of the heat emitted by wastes was calculated and based on the results, natural ventilation quantities were calculated. A high radioactive waste repository can be considered as being operated through closed cycle thermodynamic processes similar to those of thermal engines. The heat produced by the heating of high radioactive wastes in the underground repository is added to the surrounding air, and the air goes up through the upcast vertical shaft due to the added heat while working on its surroundings. Part of the heat added by the work done by the air can be temporarily changed into mechanical energy to promote the air flow. Therefore, if a sustained and powerful heat source exists in the repository, the heat source will naturally enable continued cyclic flows of air. Based on this assumption, the quantity of natural ventilation made during the disposal of high radioactive wastes in a deep geological layer was mathematically calculated and based on the results, natural ventilation pressure of $74{\sim}183$Pa made by the stack effect was identified along with the resultant natural ventilation quantity of $92.5{\sim}147.7m^3/s$. The result of an analysis by CFD was $82{\sim}143m^3/s$ which was very similar to the results obtained by the mathematical method.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.3
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pp.30-35
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2021
The present study examined the effects of various guide fin structures and boundary parameters on the thermal performance of heat exchangers used in heat recovery thermoelectric generators. The heat transfer rate and pressure drop of the heat exchangers without fins, with circular fins, with triangular fins, and with combined circular and triangular fins were simulated numerically using ANSYS 19.1 commercial code to confirm the effect of the guide fin structures. The heat transfer rate of the heat exchanger with combined fins was 27.0%, 5.2%, and 1.5% higher than those without fins, with circular fins, and with triangular fins, respectively. The pressure drop characteristic of the heat exchanger with the combined fins was 28.3% higher than that without fins but 9.2% and 10.5% lower than those with circular fins and with triangular fins, respectively. The heat exchanger with combined fins as the optimal model showed the highest heat transfer rate of 5664.9 W and pressure drop of 1454.02 Pa for highest hot gas temperature, maximum flow rates of hot gas and coolant, and lowest coolant temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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