The present study investigated the two-phase flow characteristics of refrigerant R-22 in T-branch with horizontal and vertical inlet tube The key experimental parameters were the orientation of inlet and branch tubes (horizontal and vertical), diameter ratio of branch tube to inlet tube (1 and 0.61), inlet mass flux (200~500 kg/$m^2$s) and inlet quality (0.1~0.4). Predicted pressure profile agreed with the measured data within 25.4%. The flow distribution ratio decreased as the mass flux increased. The flow distribution ratio decreased by 12~25% as the tube diameter ratio decreased from 1 to 0.61, and decreased by 38~47% as the orientation of branch changed from horizontal to vertical upward for horizontal inlet tubes. As the orientation of inlet tube changed from horizontal to vertical upward for horizontal branch, the flow distribution ratio increased by 15~68%, but the quality in the branch tube decreased by 28~92% due to phase separation.
In a SOFC/GT (solid oxide fuel cell/gas turbine) hybrid power generation system, the recuperator is an indispensible component to enhance system performance. Since the expansion ratio to the recuperator core is very large, generally, the effective header design to distribute the flow uniformly before entering the core is crucial to guarantee the required performance. In the present study, we focus on the design of a diffuser type recuperator header with a 90 degree turn inlet port. To reduce the flow separation and recirculation flows, multiple horizontal vanes are used. The number of horizontal vanes is varied from 0 to 24. The air flow velocity is measured at 40 points just behind the core outlet by using a hot wire anemometer. Then, the flow non-uniformity is evaluated from the measured flow velocity. The experimental results showed that inlet air velocity did not effect on relative flow non-uniformity. According to increasing the number of horizontal vanes, flow non-uniformity reduced about $40{\sim}50%$ than without using horizontal vanes.
In the present study, the effect of horizontal vent position on fire phenomena in the enclosure with vertical and horizontal vents was examined using numerical simulation. Case 1 indicates the condition that the horizontal vent is in the center of the ceiling. Case 3 indicates the condition that the horizontal vent is far away from the vertical vent. Case 2 indicates the condition that the horizontal vent is installed between Case 1 and Case 3. The temperature distribution, smoke layer temperature, velocity distribution, and mass flow rate of horizontal vent flow were analyzed. In Case 2, the temperatures were lowest and the mass flow rate through the horizontal vent was largest. This is because the flame is inclined by the inflow through the vertical vent. Hence, to determine the proper horizontal vent location for the high smoke ventilation performance, the inflow through the vertical vent and its effect on flame behavior should be considered.
Models for the rate of atomization and deposition of droplets for stratified and annular flow in horizontal pipes are presented. The entrained fraction is the result of a balance between the rate of atomization of the liquid layer that is in contact with air and the rate of deposition of droplets. The rate of deposition is strongly affected by gravity in horizontal pipes. The gravitational settling of droplets is influenced by droplet size: heavier droplets deposit more rapidly. Model calculation and simulation results are compared with experimental data from various diameter pipes. Validation for the suggested models was performed by comparing the Safety and Performance Analysis Code for Nuclear Power Plants calculation results with the droplet experimental data obtained in various diameter horizontal pipes.
Taehwan Ahn;Dongwon Jeong;Jin-Yeong Bak;Jae Jun Jeong;Byongjo Yun
Nuclear Engineering and Technology
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제56권8호
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pp.3139-3143
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2024
Stratified flow in horizontal tubes is frequently observed in gas-liquid two-phase flow system. In the two-fluid modeling, it is important to define the interface shape in solving the balance equations to determine the key parameters such as the interfacial transfer terms, void fraction, and pressure drop. A double-circle model is usually introduced to depict the concave-down interface in a horizontal circular tube under the stratified-wavy flow condition. However, calculation of the central angle in the double-circle model, which represents the interfacial curvature, requires an appropriate iterative numerical root-finding scheme to solve the implicit transcendental equation. In this study, an explicit approximate equation has been proposed without requirement of the iterative scheme and numerical instability, which is expected to improve the coding process and computation efficiency in the analysis code with the two-fluid model.
The main objective of this work is to experimentally investigate the effect of angle variation on the distribution of two-phase flow at header-channel junctions. The cross-sections of the header and the channels were fixed at $16mm{\times}16mm$ and $12mm{\times}1.8mm$, respectively. Air and water were used as the test fluids. Four different header-channel positions were tested : Vertical header with Horizontal channels (case VM-HC), Horizontal header with Horizontal channels (case HM-HC), Horizontal header with Vertical Downward channels (case HM-VDC), and Horizontal header with Vertical Upward channels (case HM-VUC). In all cases, liquid flow distribution tended to decrease gradually in the upstream header region. However, in the downstream region, different trends could be seen. The reason for these different tendencies were identified by flow visualization in each case. The standard deviations for the liquid and gas flow distribution in each case were calculated, and the case of VM-HC had the lowest values compared to other cases because of the symmetrically distributed liquid film and strong flow recirculation near the end plate.
The Characteristics of dividing the dispersed bubble, plug, and slug steam-water flow in the horizontal junctions with horizontal branches have been experimentally investigated. The experimental investigation of the separation phenomena in a $45^{\circ}$ horizontal wye with equal pipe inner diameter of 25 mm is presented to provide a data base for the development and verification of the analytical models. The phase separation and pressure distribution in the three legs of each test section are obtained through the set of measurements made in the present work. And the dependence of phase separation on different parameters, such as inlet quality and mass flux, is discussed.
To demonstrate the applicability of RELAP5 to the prediction of the onset offlooding in the hot leg at the reflux condensation phase during mid-loop operation, numerical analysis is performed for the counter-current flow in a horizontal pipe with the inclined riser using the RELAP5/MOD3.2.2b code. It is found that the RELAP5, simulating the CCFL phenomena using interfacial friction along with the flow regime map in the horizontal pipe, produces unsatisfactory results. Under the CCFL condition, it is observed that large oscillation exists in the flow rate, void fraction, and etc. and the liquid flow rate is much lower than that predicted by the CCFL model measured in the experiment. The CCFL model of RELAP5 for the vertical volume is extended to the model for the horizontal and inclined volumes. The horizontal volume flow regime map and interfacial friction model coupled to the CCFL model are modified. And a new correlation developed from Kang's experiment is implemented to the CCFL model of RELAP5. With this modified RELAP5, the analysis of CCFL phenomena in the horizontal pipe and hot leg geometry is performed, and produces reasonable results in comparison with experimental data.
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.
Flow angle with Swirl in a horizontal circular tube and a cylindrical annuli were experimentally studied for its visualization. This present investigation deals with flow angle, flow visualization studies and vortex core by using oil smoke and a hot wire anemometer for Re = 40,000 and 50000 at X/D = 41, 59 and 71 in a horizontal circular tube. In the swirl air flow, a vortex core was formed at high swirl intensity along the test tube. The flow angle and the vortex core depended on the swirl intensity along the test tube. The results of flow angles with swirl measured by flow visualization and hot wire reasonably agree with those of Sparrow One of the primary objectives of this research was to measure the flow angle with swirl in a cylindrical annuli along the test tube for different Reynolds numbers. The Reynolds number for these measurements ranged from 60,000 to 100,000 with L/D = a to 4.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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