A multi-channel electrostatic probe is utilized to determine gas flow rate in a cylindrical container. A numerical analysis is conducted to compare experimental measurement with the computed gas velocity in radial and axial directions.
Shitsi, Edward;Debrah, Seth Kofi;Chabi, Silas;Arthur, Emmanuel Maurice;Baidoo, Isaac Kwasi
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.3
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pp.842-848
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2022
Parametric studies of heat transfer and fluid flow are very important research of interest because the design and operation of fluid flow and heat transfer systems are guided by these parametric studies. The safety of the system operation and system optimization can be determined by decreasing or increasing particular fluid flow and heat transfer parameter while keeping other parameters constant. The parameters that can be varied in order to determine safe and optimized system include system pressure, mass flow rate, heat flux and coolant inlet temperature among other parameters. The fluid flow and heat transfer systems can also be enhanced by the presence of or without the presence of particular effects including gravity effect among others. The advanced Generation IV reactors to be deployed for large electricity production, have proven to be more thermally efficient (approximately 45% thermal efficiency) than the current light water reactors with a thermal efficiency of approximately 33 ℃. SCWR is one of the Generation IV reactors intended for electricity generation. High Performance Light Water Reactor (HPLWR) is a SCWR type which is under consideration in this study. One-eighth of a proposed fuel assembly design for HPLWR consisting of 7 fuel/rod bundles with 9 coolant sub-channels was the geometry considered in this study to examine the effects of system pressure and mass flow rate on wall and fluid temperatures. Gravity effect on wall and fluid temperatures were also examined on this one-eighth fuel assembly geometry. Computational Fluid Dynamics (CFD) code, STAR-CCM+, was used to obtain the results of the numerical simulations. Based on the parametric analysis carried out, sub-channel 4 performed better in terms of heat transfer because temperatures predicted in sub-channel 9 (corner subchannel) were higher than the ones obtained in sub-channel 4 (central sub-channel). The influence of system mass flow rate, pressure and gravity seem similar in both sub-channels 4 and 9 with temperature distributions higher in sub-channel 9 than in sub-channel 4. In most of the cases considered, temperature distributions (for both fluid and wall) obtained at 25 MPa are higher than those obtained at 23 MPa, temperature distributions obtained at 601.2 kg/h are higher than those obtained at 561.2 kg/h, and temperature distributions obtained without gravity effect are higher than those obtained with gravity effect. The results show that effects of system pressure, mass flowrate and gravity on fluid flow and heat transfer are significant and therefore parametric studies need to be performed to determine safe and optimum operating conditions of fluid flow and heat transfer systems.
This study investigates channel stabilities with groynes by developing the assessment of it and applying a 2-dimensional numerical model, which simulates flow and sediment transport with various flows in the channel. Evaluation inventories are composed of five items, which are width to depth ratio, sinuosity, bed slopes, velocities in the flow flied, Shields number with discharges and geomorphic characteristics in the study reach. The channel stability is evaluated by applying the evaluation indicators to the channel with and without groynes in the study reach between Dalseong-weir and Gangjeonggoryeong-weir in the Nakdong river. Width to depth ratio, sinuosity, and bed slopes, which are index of river characteristics, little affect the channel stability. However, velocities in the flow flied, and Shields number, which is dimensionless tractive, near the banks of the channel strongly affect the stability. The evaluation values of the stability in the channel on the left and right banks decrease as the number of groynes increase in both the left and right banks, which means that the bank stability increases with the groynes.
Ku, Hye-Jin;Kim, Jin-Soo;Park, Hyung-Seop;Jun, Kyung-Soo
Journal of Korea Water Resources Association
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v.41
no.12
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pp.1173-1185
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2008
The design methods of the road surface drainage facilities were compared for the improvement of design method. We have developed four computational design models classified by the methods to determine the duration of design rainfall and to analyze the flow of a linear drainage channel. The critical duration was determined by assuming the critical duration to be 10 minutes or by finding the duration of design storm being similar to the travel time of flow by trial and error. The flow of a linear drainage channel was analyzed as the uniform flow or the varied flow. The design models were applied to the artificial road surface drainage facilities with various channel slopes and road shoulder slopes. If the rainfall intensity of the 10 minutes duration was applied, the outlet spacing obtained from the design based on the varied flow analysis was larger than the uniform flow analysis only when the channel slope and the road shoulder slope was small. On the other hands, if the duration of design rainfall was determined by calculating the travel time, the varied flow analysis brought about larger outlet spacing than the uniform analysis for all conditions. However, the model of the critical duration concept and the varied flow analysis resulted in smaller outlet spacing than the current design method employing the rainfall of 10 minutes duration and the uniform flow analysis.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.2
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pp.91-100
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2004
Plate heat exchangers (PHE) have been widely used in different industrial applications, because of high heat transfer efficiency per unit volume. Basic study is performed for PHE to the application of intercooler in automobile. In order to understand the flow phenomena in the plate heat exchanger, a channel which was formed by the upper and lower plate in single plate was considered as calculation domains. Because chevrons attached on the upper plate are brazed with chevrons attached on the lower plate, the flow channel has very complex configuration. This complex geometry was analyzed by Fluent. In order to validate this methodology the proper experimental and theoretical data are collected and compared with numerical results. Finally, due to the lack of experimental values for PHE to the application of intercooler, various chevron angles and air velocities at inlet were tested in terms of physical phenomena. From this point of view, results of velocity vector, path lines, static pressure, heat flux, heat transfer coefficient, and Nusselt number are physically reasonable and accepted for the solutions. From these results, the correlations for pressure drop and Nusselt number with respect to chevron angle and Reynolds number in specific PHE are obtained for the design purpose. Thus, the methodology of the flow analysis in the full geometry of the channel was established for the predictions of performance in plate heat exchanger.
Kim, Sang-In;Kim, Kyung-Min;Lee, Dong-Hyun;Lee, Dong-Ho;Cho, Hyung-Hee
Proceedings of the KSME Conference
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2004.11a
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pp.1104-1109
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2004
The present study has been conducted to investigate convective heat/mass transfer inside the cooling passage with bleed holes. The rotating square channel has 40.0 mm hydraulic diameter and the bleed holes on the leading surface of the channel. The hole diameter of bleed hole is 4.5 mm and its spacing (P/d=4.9) is about five times of hole diameter. Mass flow rate through bleed holes is 10% of the main flow rate and rotation number is changed form 0.0 to 0.4. A naphthalene sublimation technique is employed to determine the detailed local heat transfer coefficients using the heat and mass transfer analogy. The cooling performance is influenced by mass flow rate through bleed holes and Coriolis force of rotating channel for fixed reynolds number. The heat transfer is enhanced around holes on the leading surface because of trapping flow by bleeding. However heat transfer on the leading surface is decreased due to Coriolis force.
Park, No-Suk;Kim, Seong-Su;Choi, Jong-Woong;Wang, Chang-Keun
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.28
no.2
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pp.217-223
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2014
In order to suggest the methodology for improving the equity of flow distribution in open channel with multiple outlet, CFD simulations were carried out for actual scale distribution channel being operated in domestic G_WTP(Water Treatment Plant). Also, before and after installing the longitudinal multi hole(diameter=250 mm, 116 holes) baffle suggested by this research, turbidity measurements data were collected for evaluating the effects of hydraulic modification for inlet flow equity. From the both results, total turbidity of settled water was lowered by 30 % and equity of flow distribution was improved about 60 % compared with before hydraulic structure modification.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.25
no.9
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pp.1219-1226
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2001
Pressure drops were measured for the flow boiling process within horizontal rectangular channels. The gap between the upper and the lower plates of each channel ranges from 0.4 to 2mm while the channel width being fixed to 20mm. Refrigerant 113 was used as the test fluid. The mass flux ranges from 50 to 200kg/㎡s and the channel walls were uniformly heated up to 15kW/㎡. The quality range covers from 0.15 to 0.75. The present experimental conditions coincide with the operating conditions of compact heat exchangers in which the liquid and gas flows are laminar and turbulent. The measured results were well represented by the two-phase frictional multiplier of Lee (2001) which has been developed for air-water two-phase flows within the deviation of $\pm$20%.
In order to validate the variable aperture channel model that can deal with the non-uniform How rate in flow domain, migration experiments of conservative tracer were performed in two artificial fractures, a parallel and a wedge-shaped fracture. These different fracture shapes were designed to give different flow pattern. The fractures were made from a transparent acrylic plastic plate and a granite slab with dimensions of 10 $\times$ 61 $\times$ 61 cm. Uranine (Fluorescein sodium salt) was used as a conservative tracer. The volumetric flow rates of uranine feed solution were 30 mL/ hr, giving a mean residence time in the fracture of approximately 24 hours for the parallel fracture and 34 hours for the wedge-shaped fracture. The migration plumes of uranine were photographed to obtain profiles in space and time for movement of a tracer in fractures. The photographed migration plume was greatly affected by the geometric shape of fractures. The variable aperture channel model could have predicted the experimental results for the parallel fracture with a large accuracy. It is expected that the variable aperture channel model would be effective to predict the transport of the contaminant, especially, with the flow rate variation in a fracture.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.3
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pp.395-402
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2017
The local heat transfer and total pressure drops of developed turbulent flows in the ribbed rectangular convergent/divergent channels with ${\Lambda}/V-shaped$ ribs have been investigated experimentally. The channels have the exit hydraulic diameter ($D_{ho}$) to inlet hydraulic diameter ($D_{hi}$) ratios of 0.67 for convergence and 1.49 for divergence, respectively. The ${\Lambda}/V-shaped$ ribs with three different flow attack angles of $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $60^{\circ}$ are manufactured with a fixed rib height (e) of 10 mm and the ratio of rib spacing (S) to height (e) of 10 on the walls. Thermal performances of the ribbed rectangular convergent/divergent channels are compared with the smooth straight tube under identical pumping power. The results show that the flow attack angle of $45^{\circ}$ with ${\Lambda}-shaped$ rib has the greatest thermal performance at all the Reynolds numbers studied in the convergent channel; whereas, the flow attack angle of $60^{\circ}$ with V-shaped rib has the greatest thermal performance over Reynolds number of 30,000 in the divergent channel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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