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전기화학측정에 의한 교반용기 원통형 배플 주변의 전달현상

전문가 제언: ○ 열전달 현상을 연구하는 많은 연구자들은 열전달계수를 구하는데 무차원 수인 Nusselt 수(Nu), Reynolds 수(Re), Prandtl 수(Pr)의 상관관계를 이용하여 왔다. Nu=hD/k, Pr=μCp/k, Re=(ρD)/μ이며 또한 Pe=Re.Pr, Nu=St.Re.Pr의 관계가 있으며 여기서 Pe는 Peclet 수, Pe= (ρDCp)/k이고 St는 Stanton 수, St=h/(ρCp이다.

○ 무차원 수를 이용한 관계식은 여러 연구자들이 제안한 식 중에서 평판의 층류는 Nu=0.064Pr1/3Re1/2의 상관관계가 있으며 강제대류의 난류는 Nu=0.023Re0.8Pr1/3(μ/μw)0.14(Re>10000)가 있으며 여기서 μw는 벽면온도의 점성이다. Nu=Re.Pr.St에서 St=0.023Re-0.2Pr-2/3(μ/μw)0.14 로 다시 쓸 수 있다.

○ 본문에서는 수직원통형 코일(원통형 배플)을 Rushton 터빈 난류교반기의 배플로 이용하여 원통형 배플 국부열전달계수 분포를 전기화학적 방법으로 측정하는 것에 대해 설명하고 있다. 또한 평균물질전달계수의 상관관계에서 열전달의 Nu와 Pr을 Sh와 Sc로 치환하여 물질전달에 대해 관계식을 유도하고 있다.

○ 본문에서 언급한 Sc는 Schmidt 수로 Sc=(μ/ρ)(1/DA)이고 Pr=((μ/ρ)(1/α)로 DA는 물질전달확산계수이고 α는 열확산계수로 α=k/(ρCp)로 DA와 차수가 같다. 또한 Sh는 Shwood수로 Sh=(kgD)/DA이다.

○ 이와 같이 열전달계수를 구하기 위해 여러 가지 방법으로 연구가 진행되고 있으며 무차원 상관관계는 차원해석 등을 이용하여 Nu=CPrmRen 등의 관계식 즉 Nu=f(Pr, Re)와 같은 함수로 나타낼 수 있고 같은 방법으로 Sh=f(Sc, Re)를 유도할 수 있다. 이러한 유체유동과 열 유동의 상관관계에 대한 연구는 향후에도 열기구 제작이나 설계에 중요한 파라미터가 될 것이다.

저자: Yoshihito Kato, Noboru Kamei, Yutaka Tada, Yushi Iwasaki
자료유형: 학술정보