초록 ▼

본 연구에서는 파라핀을 채운 수평 원관의 관벽을 냉각하여 방열할 때에 관 내에서 일어나는 열전달특성을 다루었다. 방열과정에 대해서는 고상과 액상으로 구분하여 고상층에 대해서는 열전도모델을, 그리고 액상층에 대해서는 자연대류를 고려한 열전달모델을 세워 수치해석하였고 이 과정에 대한 실험을 하여 구한 응고형태로부터 방열량을 계산하였다. 아울러 초기의 액상온도와 관벽의 냉각온도가 응고에 미치는 영향을 고찰하였다. 방열과정에서 액상파라핀의 응고속도를 결정하는 요인은 관벽의 냉각온도와 초기액상온도이나 대부분의 액상현열이 응고

본 연구에서는 파라핀을 채운 수평 원관의 관벽을 냉각하여 방열할 때에 관 내에서 일어나는 열전달특성을 다루었다. 방열과정에 대해서는 고상과 액상으로 구분하여 고상층에 대해서는 열전도모델을, 그리고 액상층에 대해서는 자연대류를 고려한 열전달모델을 세워 수치해석하였고 이 과정에 대한 실험을 하여 구한 응고형태로부터 방열량을 계산하였다. 아울러 초기의 액상온도와 관벽의 냉각온도가 응고에 미치는 영향을 고찰하였다. 방열과정에서 액상파라핀의 응고속도를 결정하는 요인은 관벽의 냉각온도와 초기액상온도이나 대부분의 액상현열이 응고초기에 방출되기 때문에 관벽의 냉각온도가 지배적으로 요인으로 작용하였다. 따라서 방열과정에서의 열전달은 고상층 내의 열전도에 의해서 이루어지게 된다. 실험에서 관찰한 응고형태에서는 상부에 빈 공간이 발견되었다. 이는 초기액상온도가 응고초기에 급속히 떨어짐으로써 생긴 것이다. 고액간의 밀도차로 인한 수축현상은 응고과정의 전반에 걸쳐서 고르게 일어나므로 그 영향을 응고형태에서 구별하여 파악하기는 어려웠다. 실험으로부터 측정한 응고량은 Fo-Ste를 종속변수로 사용하면 관벽의 냉각온도와 초기액상온도에 관계없이 서로 접근시킬 수 있었다. 관벽의 가열온도를 상변화온도보다 10℃ 높게 유지하며 축열하는 경우와 관벽의 냉각온도를 상변화온도보다 10℃ 낮게 유지하며 방열하는 경우에 소요되는 시간을 비교하면 방열과정에서 약 10배의 시간이 소요됨을 알 수 있었다. 따라서 방열과정에서의 열전달속도를 빠르게 하기 위한 방법이 강구되어야 하겠다.

목차 Contents

• 제1장 서론...7
• 1.1 잠열축열에 대한 개요...7
• 1.2 상변화과정의 해석에 관한 문헌적 고찰...8
• 1.3 본 연구에서의 해석방법...13
• 제2장 이론적 해석...15
• 2.1 액상층에서의 전달현상...15
• 2.2 고상층에서의 전달형식...20
• 2.3 수치해석과정...29
• 제3장 실험적 해석...31
• 3.1 파라핀의 물성치...31
• 3.2 방열과정에 관한 실험...38
• 제4장 결과 및 검토...47
• 4.1 고상과 액상에서의 열전달특성...47
• 4.2 실험에의 구한 응고형태...57
• 4.3 방열량...61
• 제5장 결론...65
• 참고문헌...66