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유동방향으로 곡율이 존재하는 180°곡관에서의 유체유동과 열전달은직관에서보다 매우 복잡하게 나타나며 이로 인해 많은 연구의 대상이 되어왔다. 강제대류 열전달은 시험관내의 복잡한 유동형태에 영향을 받으며시험관의 형상변화와 유동조건의 변화를 통하여 열전달계수를 향상시킬 수있는 방법들이 모색되어 왔다. 본 연구에서는 180°원형단면의 곡관에선회유동의 강도를 조절하여 열전달계수의 향상을 도모하였으며 열전달특성을고찰하기 위하여 유동특성을 규명하였다. 이 과정에서 유동에 의한 주기적떨림현상이 발견되었고 이들의 특성을 제시하였다. 시험관은 원형단면의스테인레스관(SUS 304)을 이용하여 곡율비 9.4로 제작하였고 유동조건은비선회유동과 선회유동(L/D = 0, 7, 14)의 각각 경우에 대해 Re = 6 × 10⁴,8 × 10⁴, 1 × 105으로 하였다. 선회유동은 180°관축에 대해 접선방향입구조건으로 발생시켰고 시험관의 균일 ...

유동방향으로 곡율이 존재하는 180°곡관에서의 유체유동과 열전달은직관에서보다 매우 복잡하게 나타나며 이로 인해 많은 연구의 대상이 되어왔다. 강제대류 열전달은 시험관내의 복잡한 유동형태에 영향을 받으며시험관의 형상변화와 유동조건의 변화를 통하여 열전달계수를 향상시킬 수있는 방법들이 모색되어 왔다. 본 연구에서는 180°원형단면의 곡관에선회유동의 강도를 조절하여 열전달계수의 향상을 도모하였으며 열전달특성을고찰하기 위하여 유동특성을 규명하였다. 이 과정에서 유동에 의한 주기적떨림현상이 발견되었고 이들의 특성을 제시하였다. 시험관은 원형단면의스테인레스관(SUS 304)을 이용하여 곡율비 9.4로 제작하였고 유동조건은비선회유동과 선회유동(L/D = 0, 7, 14)의 각각 경우에 대해 Re = 6 × 10⁴,8 × 10⁴, 1 × 105으로 하였다. 선회유동은 180°관축에 대해 접선방향입구조건으로 발생시켰고 시험관의 균일 열유속을 얻는 방법은 3.51 ㎾의열량을 가한 전기적 직접가열방식을 사용하였다. 시험관내 유동특성을규명하기 위해 코브라 프로브를 사용하여 X, Y, Z 방향의 평균속도와변동성분을 측정하였고 이로서 속도분포와 난류응력 그리고 선회 소멸현상을제시할 수 있었다. 선회유동의 경우 관벽부근에는 양의 속도분포를 보이고관중심부근에는 음의 속도분포를 보이고 있는 후류영역이 존재하며 여기서난류강도 및 레이놀즈 전단응력이 강하게 형성되었다. 선회유동에 따른유동의 주기적 떨림 현상은 마이크로폰, 가속도계 그리고 열선풍속계를이용하여 그 특성을 조사하였는데 소음은 반경방향으로 전파성이 적으나시험관 후류로 갈수록 선회강도가 감소함에 따라 전 반경방향으로확산되었다. 국고 열전달계수를 구하기 위해 벽면온도와 체적온도를 시험관의16단면에서 직접 측정하였다. 벽면온도는 각 단면에서 위, 아래, 안 밖의네곳에서 구하였는데 온도분포는 지속적인 증가를 하고 있으나 비선회 유동의경우 곡관내에서 일시 감소하여 90°지점에서 최소값을 보이고 선회유동의경우에는 이러한 특성이 나타나고 있지 않다. 체적온도는 단면을네부부분으로 나누어 각 부분에서 일곱점을 측정하여 평균값을 위하였는데비선회 유동의 경우 각부분의 온도차이가 크게 나타나고 선회유동의 경우는거의 비슷하게 나타난다. 곡관 내에서의 Nu수는 90°지점에서 최대값을보이고 관단면의 바깥쪽보다 안쪽의 국소 Nu수가 약 2배 정도 높게 나타난다.유동조건 변화에 따른 시험관 전체에서의 열전달계수는 비선회유동보다선회유동인 경우 현저하게 상승되며 선회강도 L/D = 0 일 때는 약 100%의최대 증가율을 보이고 있다. 따라서 곡관의 형상에 의해 유동형태가복잡해지나 유동조건의 변화에 따라 열전달이 향상될 수 있음을 나타낸다.

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