• 한국분무공학회지
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• 제21권2호
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• pp.78-87
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• 2016

This study experimentally investigated the effects of droplet temperature on the heat transfer characteristics during collision of a single droplet on a heated wall above the Leidenfrost temperature. Experiments were performed by varying temperature from 40 to $100^{\circ}C$ while the collision velocity and wall temperature were maintained constant at 0.7 m/s at $500^{\circ}C$, respectively. Evolution of temperature distribution at the droplet-wall interface as well as collision dynamics of the droplet were simultaneously recorded using synchronized high-speed video and infrared cameras. The local heat flux distribution at the collision surface was deduced using the measured temperature distribution data. Various physical parameters, including residence time, local heat flux distribution, heat transfer rate, heat transfer effectiveness and vapor film thickness, were measured from the visualization data. The results showed that increase in droplet temperature reduces the residence time and increases the vapor film thickness. This ultimately results in reduction in the total heat transfer by conduction through the vapor film during droplet-wall collision.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제14권4호
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• pp.204-218
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• 1982

본 보고서의 목적은 비등열전달 분야에서 많이 연구되고 있는 Leidenfrost현상에 관한 최근 기술 현황을 검토, 기술하는데 있다. 냉각재 상실사고후 고온표면의 냉각현상에 관계되는 물리적 구조를 이해하는 것은 원자로 안전성 측면에서 중요하므로 이 분야에 많은 관심을 갖게 된다. 조사된 참고 문헌의 이론적 및 실험적 결과를 토대로 높은 압력에서 Leidenfrost온도 해석에 상당한 차이가 있으므로 이 분야에 계속적인 연구가 필요하다는 것을 알았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.567-578
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• 2015

Leidenfrost 온도 이상으로 가열된 벽면과 충돌하는 액적의 속도가 열전달 특성에 미치는 영향에 관한 실험 연구를 수행하였다. 동기화된 초고속 가시화 카메라와 적외선 카메라를 이용하여 벽면과 충돌하는 액적의 충돌 특성과 충돌면의 온도 분포를 측정하였다. 획득한 표면온도 분포를 충돌면의 경계 조건으로 이용하여 가열 벽면의 3차원 비정상 열전도 수치해석을 통해 표면 열유속 분포를 얻었다. 수직방향 충돌속도가 증가할수록 최대 액막 직경이 증가하고 가열 벽면과 액막 사이에 존재하는 증기막의 두께가 감소하여 열전달 효율이 증가하였다. 액적은 웨버수가 30보다 작은 경우 되튐현상이 발생하였으며, 큰 경우 작은 액적들로 분쇄되어졌다. 충돌속도에 의한 열전달량의 증가 경향이 되튐영역에서 분쇄영역에서 가면서 약화되었으며, 이는 분쇄현상에 의해 유효 열전달 면적의 확대 효과가 저감되었기 때문으로 해석된다.

• 한국분무공학회지
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• 제22권3호
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• pp.129-136
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• 2017

Effects of collision angle on heat transfer characteristics of a liquid droplet impinging on a heated wall above the Leidenfrost point temperature were experimentally investigated. The heated wall and droplet temperatures were $506^{\circ}C$ and $100^{\circ}C$, respectively, and the impact angle varied from $20^{\circ}$ to $90^{\circ}$ while the normal collision velocity was constant at 0.27 m/s. The droplet collision behaviors and the surface temperature distribution were measured using synchronized high-speed video and infrared cameras. The major physical parameters influencing upon droplet-wall collision heat transfer, such as residence time, wall heat flux, effective heat transfer area, heat transfer amount, were analyzed. It was found at the constant normal collision velocity that the residence time, wall heat flux and effective heat transfer area were hardly not changed, resulting in the almost constant heat transfer amount.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.463-470
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• 1985

본 논문에서는 가열관을 이용한 실험과 고온표면위에 놓인 물방울의 증발실험 을 통하여 재수착온도에 미치는 영향인자들을 분석하였으며, 이러한 분석결과를 토대 로 재수착온도상관식을 제시하였다.

• 플랜트 저널
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• 제16권3호
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• pp.42-46
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• 2020

FLNG 혹은 FSRU와 같이 대량의 LNG를 처리하는 공정에서의 LNG 누출 사고 시, 강재의 급격한 온도변화는 구조물의 취성파괴를 야기시킬 가능성이 있다. 본 논문에서는 극저온 유출 실험을 통해 극저온 유체가 강판에 형성되는 원리 및 과정을 알아보고, 노즐로부터의 거리 및 노출시간에 따른 강판의 온도변화의 상관관계를 분석하고자 한다. 극저온 유체는 LN2(비점 -192℃) 및 LNG(비점 -162℃) 두 가지 종류를 사용하였으며, 유출량은 LN2의 경우 1.6L/min 및 LNG 1.5L/min로 강판의 상부에서 분사하였다. 강재는 DH계열 이용하였으며, 총 10 지점에서 온도를 측정하였다. 실험 결과 극저온 유출 초기 강재표면에서 Leidenfrost 효과가 관찰 되었으며, 극저온 유체가 흐르는 경로 및 유체의 증발열에 차이에 따라 강재의 온도분포가 다르게 나타나는 것을 발견하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제25권2호
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• pp.68-73
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• 2020

In the present study, experiments on the film boiling of liquid droplets on oxidized copper surface was conducted. The shape of pure water droplets was observed, and the evaporation rate of them was measured during the film boiling evaporation process. The droplet of initial volume 16 ~ 30 µl was applied onto the oxidized copper surface heated up to 300 ~ 500℃, then the shape of the droplet was analyzed during the film boiling evaporation. Experimental results showed that there was good correlation between dimensionless volume and dimensionless time. However, a significant difference in evaporation rate for small and large droplets discussed in previous study was not found.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.459-465
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• 2013

열연 판재 제조과정에서는 제품의 강도와 인성을 제어하기 위해 압연 직후 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 소재를 수냉각 방식으로 급속 냉각시킨다. 이 과정에는 소재 표면과 냉각수 사이의 비등 열전달 현상과 소재 표면에 쌓이는 체류수의 자유표면 유동, 소재의 고속 주행 등 매우 복잡한 물리현상들을 포함하고 있다. 본 연구에서는 이 모든 물리 현상들을 수치적으로 모델링한 해석 모델을 적용하여 기본 열전달 해석을 수행한다. 실제로 소재는 냉각에 의해 내부에서 오스테나이트로부터 페라이트로 상변태가 일어나고 이로 인해 소재의 국부적인 열물성치의 변화가 발생하지만 본 연구에서는 상변태를 직접 푸는 방법 대신 이미 알려진 소재의 온도에 따른 물성변화 곡선을 이용하여 냉각해석을 수행하고 이를 기존의 일정 물성치 조건에서 해석한 결과와 비교하여 소재의 물성변화가 소재 냉각에 미치는 영향과 상변태 해석의 필요성에 대해 검토하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1051-1056
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• 2014

열간 압연을 거친 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 철강 판재는 일반적으로 다중 봉상 수분류(multiple circular water jets)에 의해서 급속 냉각된다. 이 과정은 소재의 온도가 냉각수의 끓는점보다 훨씬 높기 때문에 소재 표면과 냉각수 사이에 막비등 열전달 현상이 발생하며 소재 표면에 매우 얇은 증기층이 형성되며, 이 증기층은 소재와 냉각수의 열교환을 방해하는 중요한 열저항으로 작용한다. 본 문제에는 비등 열전달 이외에도 소재 표면에 쌓이는 체류수의 자유표면 유동, 소재의 고속 주행 등 복잡한 물리현상들이 복합적으로 작용하고 있다. 본 논문에서는 이 모든 물리현상들을 동시에 고려할 수 있는 해석 절차를 적용하여 일정한 속도로 주행하는 고온 철강 판재의 상하부 동시 냉각 과정을 3 차원 수치해석 하였으며, 소재 상부 및 하부 면의 냉각 특성을 비교하였다.