The effects of a mixing vane on air-water mixed flow have been experimentally studied in this work, to investigate the basic mechanisms that the mixing vane affects critical heat flux (CHF). Experiment was performed for various flow rates focusing on bubbly flow and annular flow patterns. To measure various fluid flow rate, four rotameters were used for each fluid(Air : 0.02 - 30 kg/㎡s, Water : 10 - 1000 kg/㎡s). The test section was made of acrylic tube(1.7m long, 11 mm I.D.) to facilitate visual observation, and ring-type conductance probes were used to measure the liquid film thickness in annular flow. In the tube test section, the split vane type mixing vane was installed in the round tube test section. The tests were conducted under atmospheric pressure.
Experimental results show that, (a) the liquid film thickness in annular flow is decreased near the mixing vane for mass fluxes in the range of 100- 1000 kg/㎡s, (b) in bubbly flow region, the mixing vane breaks the bubbles into smaller ones and forwards bubbles to the center region of the tube by the centrifugal force, (c) bubbly-to slug flow transition and churn-to- annular flow transition occur at higher liquid velocity and the lower gas velocity respectively near the mixing vane compared to the tests without mixing vane.
물과 공기의 혼합유동에서 혼합날개가 미치는 영향을 알기 위하여 두개의 고리 사이의 액막의 전기전도도를 측정하여 두께를 측정할 수 있는 장치가 고안되었다.
실험을 위해 둥글고 투명한 아크릴 튜브가 사용되었다(길이 1.7m, 내경 11mm). 튜브 내에는 두개의 날개로 이루어진 혼합날개가 비전도성 줄에 고정되었다. 실험은 대기압 상태에서 수행되었다. 실험에 사용된 유체는 공기와 물이다. 다양한 유량을 얻기 위하여 각 유체마다 네 개의 유량계가 사용되었다(공기 : 0.02 - 30 kg/㎡s, 물 : 10 - 1000 kg/㎡s).
실험 결과는 다음과 같다. 혼합날개에 의해 환상류에서 액막의 두께는 혼합날개를 지나자마자 감소하였다(유량이 100 - 1000 kg/㎡s 일때). 기포류의 경우 혼합날개에 의하여 지름이 큰 기포들이 작은 기포들로 쪼개어졌고, 혼합날개에 의해 발생한 원심력으로 튜브의 중앙으로 몰리는 것이 관찰되었다. 전체적은 유동의 형태를 살펴보면 혼합날개가 없을 때와 비교하여 혼합날개 바로 위에서는 기포류에서 슬러그류로의 천이가 높은 유량에서 발생하였고 환상류의 경우 낮은 유량에서 처언류에서 환상류로 천이되는 것을 관찰할 수 있었다.
