The direct contact condensation phenomenon, which occurs when steam is injected into the subcooled water, has been experimentally investigated. Two plume shapes in the stable condensation regime are found to be conical and ellipsoidal shapes depending on the steam mass flux and the liquid subcooling. Divergent plumes, however, are found when the subcooling is relatively small. The measured expansion ratio of the maximum plume diameter to the injector inner diameter ranges from 1.0 to 2.3. By means of fitting a large amount of measured data, an empirical correlation is obtained to predict the steam plume length as a function of a dimensionless steam mass flux and a driving potential for the condensation process. The average heat transfer coefficient of direct contact condensation has been found to be in the range 1.0~3.5 MW/㎡℃. Present results show that the magnitude of the average condensation heat transfer coefficient depends mainly on the steam mass flux. By using dynamic pressure measurements and visual observations, six regimes of direct contact condensation have been identified on a condensation regime map, which are chugging, transition region from chugging to condensation oscillation, condensation oscillation, bubbling condensation oscillation, stable condensation, and interfacial oscillation condensation. The regime boundaries are quite clearly distinguishable except the boundaries of bubbling condensation oscillation and interfacial oscillation condensation. The measured heat transfer coefficients are compared with the several interfacial transport models, that is, the interfacial transport due to the turbulent intensity, the surface renewal, and the shear stress. The predicted value of the overall heat transfer coefficient by the one is reasonable with the experimental result. The others overestimate the experiment but within the same order of magnitude.
증기가 물속에 분사될 때 일어나는 직접접촉응축현상에 대하여 실험적으로 연구하였다. 안정응축 영역에서는 증기유속과 물의 과냉각정도에 따라 꼬깔형과 타원형의 두 가지 증기기포 형태가 관측되었다. 그러나, 물의 과냉각 정도가 상대적으로 작을 때는 발산형 증기기포 형태 (divergent plume) 를 발견하였다. 분사노즐내경 대비 최대 증기기포 직경의 비율에 대한 측정값은 1.0에서 2.3 의 범위였다. 측정한 많은 data를 fitting 하여 무차원 증기유속과 응축에 대한 무차원 온도차 (thermal driving potential)를 인자로하여 증기기포 길이에 대한 실험적 상관식을 얻었다. 직접접촉응축 평균열전달계수는 1.0~3.5 MW/㎡-℃ 범위의 값을 나타냈다. 본 연구결과는 평균응축열전달계수가 증기유속에 주로 좌우됨을 보여주고 있다. 동적압력 측정과 육안관찰로 응축영역도상에서 6개의 직접접촉응축영역 즉 쳐깅, 쳐깅과 맥동응축사이의 과도기, 맥동응축, 버블링맥동응축, 안정응축, 그리고 경계면맥동응축 영역등 이다. 버블링맥동응축 영역과 경계면맥동응축 영역사이의 경계를 제외하고는 각 영역간의 경계가 비교적 명확하였다. 본 실험에서 측정된 열전달계수를 난류강도, 표면쇄신, 그리고 전단응력 등에 기초한 몇 가지 경계면 전달 모형들과 정량적으로 비교하였다. 난류강도 개념에 의한 모형의 열전달계수 예측값은 본 실험에서 구해진 값과 비교적 잘 맞았지만 다른 두 모형에 의한 예측값은 큰 값으로 계산되었지만 같은 차수의 크기를 나타내었다.
