• 대한기계학회논문집B
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• 제20권10호
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• pp.3322-3333
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• 1996

A numerical analysis has been conducted to investigate a modified floating-zone crystal growth process in which most of the melt surface is covered with a heated ring. The crystal rod is not only pulled downward but rotated around its axisymmetric line during crystal growth process in order to produce the flat interface of crystal growth and the single crystal growth of NaNO3 is considered in 6mm diameter. The present study is made from a full-equation-based analysis considering a pulling velocity in all of solid and liquid domains and both of solid-liquid interfaces are tracked simultaneously with a governing equation in each domain. Numerical results are mainly presented for the comparison of the surface shape of rotational crystal rod with that of no-rotational crystal rod and the effects of revolution speeds of the crystal rod. Results show that the rotation of crystal rod produces more its flat surface. In addition, the shape of crystal growth near the centerline is more concaved with the increase in the revolution speed of crystal rod. The flow pattern and temperature distribution is analyzed and presented in each case. As the pulling velocity of crystal rod is increasing, the free surface of the melt below the heated ring is enlarged due to the crystal interface migrating downward.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권12호
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• pp.1710-1719
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• 1997

An approximate analytical solution for the initial transient process of close-contact melting occurring between a phase change material kept at its melting temperature and an isothermally heated flat surface is derived. The model is so developed that it can cover both rectangular and circular cross-sectional solid blocks. Normalization of simplified model equations in reference to the steady solution enables the solution to be expressed in a generalized form depending on the liquid-to-solid density ratio only. A selected result shows an excellent agreement with the previously reported numerical data, which justifies the present approach. The solution appears to be capable of describing all the fundamental characteristics of the transient process. In particular, dependence of the solid descending velocity oft the density ratio at the early stage of melting is successfully resolved. The effects of other parameters except the density ratio on the transient behaviors are efficiently represented via the steady solution implied in the normalized result. A simple approximate method for estimating the effect of convection on heat transfer across the liquid film is also proposed.

• 한국가시화정보학회지
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• 제16권2호
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• pp.16-22
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• 2018

This study investigates dynamic wetting behaviors of a water droplet placed on surfaces with different wettability and nano-structures. Hydrophobic and hydrophilic properties on as-received silicon wafers were prepared by fabricating thin films of hydrophobic polymer and hydrophilic nanoparticles via layer-by-layer coating. Dynamic advancing contact angle of droplets on the prepared surfaces was measured at various moving velocities of triple contact line with a high-speed video camera. As advancing velocity of triple contact line increased, dynamic advancing contact angle on the as-received silicon and hydrophobic surfaces sharply increased up to $80^{\circ}$ in the range of order of mm/sec whereas the SiO2 nanoparticle-coated hydrophilic surface maintained low contact angles of about $30^{\circ}$ and then it gradually increased in the velocity range of order of hundred mm/sec. The improved dynamic wetting ability observed on the nanostructured hydrophilic surface can benefit the performance of various phase-change heat transfer phenomena under forced convective flow.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1508-1515
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• 2022

In the present study, the cavity module of the MELCOR code is used for the simulation of molten corium concrete interaction (MCCI) during the late phase of postulated large break loss of coolant (LB-LOCA) accident in the APR1400 reactor design. Using the molten corium composition data from previous MELCOR Simulation of APR1400 under LB-LOCA accident, the ex-vessel phases of the accident sequences with long-term MCCI are recalculated with stand-alone cavity package of the MELCOR code to investigate the impact of water ingression and melt eruption models which were hitherto absent in MELCOR code. Significant changes in the MCCI behaviors in terms of the heat transfer rates, amount of gases released, and maximum cavity ablation depths are observed and reported in this study. Most especially, the incorporation of these models in the new release of MELCOR code has led to the reduction of the maximum ablation depth in radial and axial directions by ~38% and ~32%, respectively. These impacts are substantial enough to change the conclusions earlier reached by researchers who had used the older versions of the MELCOR code for their studies. and it could also impact the estimated cost of the severe accident mitigation system in the APR1400 reactor.

• 한국정밀공학회지
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• 제13권3호
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• pp.110-122
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• 1996

Finite element analysis tool was developed to analyze the casting process. Generally, casting process consists of mold filling and solidification. Both filling and solidication process were simulated simultaneously to investigate the effects of process variables and to predict the defect. At filling process, thermal coupling was especially considered to investigate thermal history of material during the filling stage. And thermal condition at the final stage of filling is used as the initial conditions in a solidification process for the exact simullation of the actual casting processes. At mold filling process, Lagragian-type finite element method with automatic remeshing scheme was used to find the material flow. A perturbation method with artificial viscosity is adopted to avoid numerical instability in low viscous fluid. At solidification process, enthalpy-based finite element method was used to solove the heat transfer problem with phase change. And elastic stress analysis has been performed to predict the thermal residual stress. Through the FE analysis, solidification time, position of solidus line, liquidus line and thermal residual stress are found. Through the study, the importance of combined analysis has been emphasized. Finite element tools developed in this study will be used process design of casting process and may be basic structure for total CAE system of castings which will be constructed afterward.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.95-103
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• 2015

본 연구에서 목적은 열가수분해 반응기에 최적설계를 위해 반응온도에 따른 도계폐기물의 열전도도를 정량하는 것이다. 이에 반응온도에 따른 탈수슬러지의 열전도도를 연속적으로 정량한 결과, 반응온도가 증가할수록 열가수분해 반응에 의한 고온, 고압에 의해 슬러지가 열적으로 가용화된다. 따라서, 슬러지 세포내에 결합수가 자유수로 용출되어 고상의 탈수슬러지가 액상의 슬러리로 상태가 변화된다. 그 결과 반응초기인 반응온도 $20^{\circ}C$에서 도계슬러지에 열전도도가 물에 비해 2.11배정도 낮지만 $200^{\circ}C$에서는 도계슬러지의 열전도도가 $0.677W/m{\cdot}^{\circ}C$로 물과 유사하다. 따라서 열가수분해에 의한 슬러지의 물리적 특성변화는 열전달 효율에 매우 중요한 인자임을 확인하였고, 열가수분해반응기 최적 설계를 위한 경계조건으로 실험 측정값과 일치도가 99.69%인 반응온도에 따른 열전도도 함수를 도출하였다.

• 대한화학회지
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• 제62권3호
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• pp.214-225
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• 2018

본 연구에서는 우리나라 과학과 교과서에서 열과 열에너지 용어를 어떻게 정의하고 어떤 의미로 사용하고 있는지, 그리고 과학의 영역별로 이 용어들의 사용 의미에 차이가 있는지 알아보고자 하였다. 이를 위해 2009 개정 교육과정에 의한 초 중 고 과학과 교과서 52권의 내용을 분석하였다. 열 용어의 정의는 중학교 과학(1)과 고등학교 물리 I, II 교과서에서 제시되는데, 대부분의 교과서가 열을 "온도 차이에 의해 이동하는 에너지(유형 I)"로 정의하였고 물리 I 교과서 1종에서만 "온도 차이에 의한 에너지의 이동(유형 II)"으로 정의하였다. 열에너지 용어의 정의는 대체로 중학교 과학(2)와 고등학교 물리 I 교과서에 제시되는데, 물리 I 교과서는 "분자 운동 에너지(유형 III)"로 정의하였지만 과학(2) 교과서에서는 유형 I 또는 "물체의 상태나 온도를 변화시키는 에너지(유형 IV)"로 정의하였다. 교과서 본문 서술에서 열 용어는 주로 유형 I 또는 유형 III의 의미로 사용되었고, 열에너지 용어는 주로 유형 III의 의미로 사용되었으나 고등학교 물리와 화학 교과서에서는 유형 I의 의미로 사용되기도 하여 열과 열에너지 용어를 혼용하고 있었다. 과학의 영역별로 보면 열과 열에너지 용어를 물리와 화학에서는 주로 유형 I과 유형 III의 의미로 사용하였고, 생명과학과 지구과학에서는 주로 유형 III의 의미로 사용하여 영역별로 차이가 있었다.

• 태양에너지
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• 제19권3호
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• pp.23-28
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• 1999

본 논문에서는 난방용 축열보드에 응용하기 위해서 미세캡슐을 함유한 축열블럭의 열성능 특성을 조사하였다. 상변화 물질인 $CH_3COONa{\cdot}3H_2O$를 미세캡슐 형태로 제조하였고 미세캡슐 함유량이 각각 10%, 20%가 되도록 시멘트 몰타르와 혼합하여 축열블럭을 제작하였다. 축열블럭의 축열 및 방열 특성을 분석하기 위하여 유량과 유입 냉각 온도를 변화시켰다. 실험결과를 보면 미세캡슐 함유량이 증가할 수록 블럭에 축열되는 축열량은 증가를 하였고 방열시간도 증가를 하였다. 그리고 방열과정시 유량이 증가하고 유입 냉각온도가 감소함에 따라 방열시간은 감소하였다. 순수블럭(0% 미세캡슐 함유량)은 방열과정시 총괄 열전달 계수는 시간에 따라서 일정하게 유지를 하지만 축열블럭에서는 시간이 지남에 따라 증가를 하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1089-1095
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• 2011

열전달 향상을 위한 방법으로 많이 사용되고 있는 마이크로 핀을 포함한 표면 위에서의 핵비등을 액상과 기상에서 질량 및 운동량, 에너지에 대한 지배 방정식을 풀어 수치해석을 수행하였다. 핵비등에서의 기포거동을 계산하기 위해 sharp-interface 레벨셋(level-set) 방법을 상변화 효과와 핀과 캐비티와 같은 잠긴 고체에서의 점착 조건 및 접촉각, 마이크로 액체층에서의 증발 열유속을 포함하도록 수정하였다. 핀과 캐비티를 포함한 표면에서의 기포 생성, 성장, 이탈에 대한 해석을 통하여 핀-캐비티 배열, 핀-핀 간격이 핵비등에서의 기포거동에 중요한 역할을 하는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.350-359
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• 2016

본 연구는 vessel blowdown 시 발생하는 온도와 압력 변화를 보다 정확히 예측하기 위하여 기존에 개발된 dynamic model을 기반으로 새로운 모델을 개발하고, 개발한 모델의 정확도를 높이기 위하여 vessel 내부의 흐름이 층류일 때와 난류일 때를 모두 고려하여 vessel 벽면으로부터 기체로의 열 전달량을 계산하였다. 효율적인 열역학 계산을 위해 일체의 계산식은 압력이 감소하는 단계 별로 나누어 진행하였으며 계산의 부담을 덜어주면서 계산의 정확도를 유지하기 위한 압력변화 size를 결정하였다. 개발한 모델에 Peng-Robinson equation과 Soave-Redlich-Kwong equation을 적용하여 각각의 경우에 따른 결과의 차이를 비교하였다. 마지막으로 모델의 검증을 위해 Haque et al.의 실험조건을 동일하게 적용하여 실험 결과와 시뮬레이션 결과를 비교 하였으며, 이를 통해 모델의 정확도를 입증하였다.