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좁은 공간에서의 2상 유동 불안정

전문가 제언
○ 작은 열기기에서 비등을 동반하는 냉각장치를 사용하는 이유는 다음과 같다. 작은 수력직경에서는 Reynolds수는 100~1,000 범위의 낮은 값을 가진다. 이러한 낮은 Reynolds수의 유동에서 열유속이 낮으면 핵비등(nucleate boiling)이 지배적이며 열전달은 크게 향상된다. 물의 강제대류에 의한 열전달계수가 대략 100~15,000W/m2K의 범위인데 비해 물의 핵비등에 의한 열전달계수는 대략 2,500~25,000W/m2K의 범위인 것이다.

○ 좁은 채널에서 2상 유동 불안정이 진동을 일으키는 이유는 다음과 같다. 일반적으로 좁은 채널에서는 높은 열유속일 때 채널 벽이 과열되어 급속한 증발과 불안정이 일어나며, 때로 기포 슬러그(bubble slug)의 발생과 그 역유동이 생긴다. Chang 등이 관찰한 바에 의하면 유동방향 또는 그 역방향에서 슬러그 유동과 환상 유동 중의 하나가 나타나며, 불안정한 경우 기포 슬러그가 역방향 유동에서 진동을 일으키며, 이것이 기포성장을 억제하는 효과를 보였다고 한다.

○ 2상 유동 불안정이 진동을 유발하고 이 진동이 관련 기기의 피해를 줄 수 있다면 이 불안정 상태를 억제하는 방법을 고려할 수 있을 것이다. 그러나 2상 유동 불안정을 완화하거나 억제하는 방법에 대한 연구는 매우 드물다. Kuo 등은 유입 제한장치(inlet restrictor)를 사용하여 평행 마이크로 채널 내 유동 비등 진동을 억제하였다고 보고하고 있는데 상세구조는 밝히지 않고 있다. 2상 유동 불안정의 실험적, 이론적 연구와 병행하여 이의 억제대책도 연구가 필요하다고 본다.
저자
L. Tadrist
자료유형
학술정보
원문언어
영어
기업산업분류
에너지
연도
2007
권(호)
28
잡지명
International Journal of Heat and Fluid Flow
과학기술
표준분류
에너지
페이지
54~62
분석자
차*희
분석물
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