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2성분 혼합물질의 층류 막비등에서 복사열전달의 효과
Effect of Radiation on Laminar Film Boiling of Binary Mixtures 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.16 no.10, 2004년, pp.942 - 951  

성현찬 (금오공과대학교 대학원) ,  김경훈 (금오공과대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the results of a theoretical study of the effect of radiation during free convective laminar film boiling for methanol/water binary mixtures on an isothermal vertical wall at atmospheric pressure. With the well-known boundary layer theory as a basis, a theoretical model has been ...

주제어

#막비등   #2성분 혼합물   #물질확산   #상사법   #벽 과열도  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 비공비 혼합물의 특성을 나타내는 methanol/water 혼합물에 대하여 등온 수직벽에서 자연대류 막비등을 2상 경계층의 수치적 모델을 계산하고자 한다. 또한 물리량들을 계산함에 있어서 복사효과로 인한 계면온도 변화를 고려한 수치적분을 수행하여 벽 과열도와 주류에서의 휘발성 성분(메탄올)의 변화에 따른 복사의 효과를 조사하고 열전달 예측 상관식을 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 대기압 하에서 메탄올/물 2성분 혼합물의 수직벽에서 자연대류 층류 막비등 열전달에 대하여 2중 경계층 모델을 이용하여 수치적으로 해석하였으며 고려된 모델에, 대하여 벽면 과열도와 주류에서의 농도변화에 따른 복사효과가 열전달에 미치는 영향을 알아보았다. 벽 과열도가 증가할수록 막비등 열전달에서 복사에 의한 효과가 매우 중요함을 알았다.

가설 설정

  • (1) 기액 계면에서 표면장력의 효과는 무시한다.
  • (2) 경계층 내의 흐름은 비압축성 층류흐름이다.
  • (6) 수직벽에서 기액 계면으로의 복사는 무시할 만한 작은 액체층 두께에서 흡수되는 것으로 가정한다.
  • Sparrow and Cess(3)는 막비등에 있어서 기액 계면은 정지(stationary)되었으며 포화상태에 있다는 가정으로 액상에 대한 에너지방정식을 고려함으로써 과냉효과를 조사하였다.
  • 25cm이다. 또한, 증기막과 액막에서의 물성치는 일정한 것으로 가정하였으며 각각 막온도 (Tw+Ti)/2와 (Ti+Tb)/2에서 계산된 값을 이용하였다.
  • 본 연구에서는 Fig. 1에서 보여지는 것처럼 2성분 혼합액체가 수직벽에서 막비등하는 모델을 해석하기 위해서 2중 경계층 모델을 사용하며, 기액 경계면에서 멀리 떨어진 곳에서 액체는 정체되었으며 포화되어 있고, 증기층에서의 농도변화는 액체층의 농도변화에 비해 작아서 무시한다는 가정 하에서 경계층 이론을 이용하여 증기막과 액체 경계층에서의 지배방정식과 경계조건을 정리하면 다음과 같다.
  • 수직 평판의 포화 막비등에 대한 이론적인 첫 번째 연구는 Bromley(1)에 의하여 수행되었으며 증기막에서의 관성력은 무시할 만큼 작고 온도분포는 선형이라는 가정을 하였다.
  • 증기층과 액체층에 대한 편미분 지배방정식을 상미분방정식으로 만들기 위하여 연속방정식을 만족하는 유동함수를 도입하고 변수분리를 가지는 것으로 가정한다.
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참고문헌 (10)

  1. Bromley, L. A., 1950, Heat transfer in stable film boiling, Chem. Eng. Prog., Vol. 46, No. 5, pp. 221-227 

  2. Koh, J. C., 1962, Analysis of film boiling on vertical surfaces, ASME J. of Heat Trans-fer, Vol. 84, pp. 55-62 

  3. Sparrow, E. M. and Cess, R. D., 1962, The effect of subcooled liquid on laminar film boiling, Journal of Heat Transfer, Vol. 84, pp.149-156 

  4. Yue, P. L. and Weber, M. E., 1973, Film Boil-ing of Saturated Binary Mixtures, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 16, pp. 1877-1888 

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  5. Marschall, E. and Moresco, L. L., 1977, Anal-ysis of binary film boiling, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 20, pp. 1013-1018 

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  6. Liu, M. H., Yang, Y. M. and Maa, J. R., 1996, Mass diffusion effect on film boiling of satu-rated binary mixutres, Numerical Heat Trans-fer, Part A, Vol. 30, pp. 815-834 

  7. Scriven, L. E., 1959, On the dyanmics of phase growth, Chem. Eng. Sci., Vol. 10, pp.1-12 

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  8. Yaws, C. L., 1999, Chemical Properties Hand-book, McGraw-Hill, New York 

  9. Reid, R. C., Prausnitz, J. M. and Poling, B. E., 1999, The Properties of Gases and Liq-uids, 5th ed., McGraw-Hill, New York 

  10. Danner, R. P. and Daubert, T. E., 1983, Man-ual for Predicting Chemical Process Design Data-Data Prediction Manual, Design Insti-tute for Physical Property Data, AIChE 

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