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(An) experiment study of counter-current flow limitation and re-flooding heat transfer phenomenon of nano-fluids = 역방향 유동한계 및 재관수에서의 나노유체 열전달 현상에 관한 실험적 연구
서명 / 저자 (An) experiment study of counter-current flow limitation and re-flooding heat transfer phenomenon of nano-fluids = 역방향 유동한계 및 재관수에서의 나노유체 열전달 현상에 관한 실험적 연구 / Ai Melani.
저자명 Melani, Ai ; 멜라니, 아이
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2014].
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DNE 14013

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초록정보

The first part of this study was investigated on Reflooding heat transfer phenomenon of nanofluids. A reflooding (quenching) phenomenon is important for analysis of the reflood phase associated with the emergency cooling in water-cooled nuclear reactor core under a loss of coolant accident and the reflood is happened when water refills the reactor vessel and quenches the fuel rod at the time of the severe accident in nuclear power plant. In the first part, we have observed a quenching phenomenon of a hot vertical tube during a reflood using waterbased nanofluids as a coolant, instead of water. The result shown that there quench speeds of nanofluids were faster compare to water. It was shown too that the nanofluids were more hydrophilic since the shifting of cooling time to the left. The minimum heat flux found higher on nanofluids case compare to water. The effect of roughness on nanocoated surface had shown that there more cavity distribution which creates more heterogeneous nucleation bubbles. Theoretical reasoning of the reflooding mechanism and phenomenon was explored. The second part of this study was investigated on the Flooding (CCFL) of air-water and air-nanofluids. Flooding (CCFL) is determined as the point at which the relative velocities of two fluids results in a change in the directions of a portion of the liquid phase. In the nuclear reactor system counter current flow limit (CCFL) or flooding is an interesting phenomenon since it could prevents the emergency coolant injected by the emergency core cooling system (ECCS) from entering the core region. In the second part of this study, experiments have been conducted on countercurrent flow of air-water and air-nanofluids in a tube. In particular, the effects of nanofluids to the flooding behavior were investigated. The experimental investigation has been carried by injecting from the top 0.001 Vol%, 0.01 Vol.%, and 0.1Vol.% CNT nanofluids and $Al_2O_3$ nanofluids to a transparent tube with a diameter of 25mm and high of 1 meter; meanwhile we were injecting air from the bottom of tube. The result showed a slightly enhanced of a flooding air flow rate in the case of air-nanofluids compare to that of air-purewater. It was evident that the fluids properties are effect to the counter-current flow limitations. According to the visual observation it could concluded that the mechanism of the enhancement is due to the wave entrainment.

재관수(�칭) 현상은 냉각재 상실 사고 상황에서 원자로 노심을 수냉각 하기 위한 재관수 단계 및 원자력 발전소의 중대사고에서 원자로 용기 재충수 및 연료봉 냉각 상황을 분석하기 위해 매우 중요하다. 따라서, 본 논문의 첫 단원에서는, 물을 대체 할 수 있는 냉각재인 물 기반 나노플루이드를 이용하여, 고온의 직립 튜브의 �칭 현상에 대해 관찰하였다. 결과적으로, 나노플루이드에서 물보다 더 빠른 �칭 속도를 보였고, 냉각 시간이 왼쪽으로 옮겨감에 따라, 나노플루이들의 친수성이 높아지는 것을 확인하였다. 또한, 최소열유속은 나노플루이드의 경우 더 높게 관찰되었다. 나노입자의 침적으로 인해 코팅된 표면의 거칠기 변화로 빈 부분이 증가해, 더 많은 불균일 핵생성 기포가 발생한 것이 확인되었다. 추가적으로, 재관수 메커니즘 및 현상의 이론적인 원인에 대해 탐구하였다. 본 연구의 두 번째 단원에서는 물-공기 및 나노플루이드-공기의 플러딩 현상 (또는, 대향류 유동한계)에 대해 논의한다. 플러딩(대향류 유동한계)은 이상유동 상황에서의 액상 부분의 유동 방향이 바뀌는 지점으로 정의된다. 본 현상에 의해 비상노심냉각계통에 의한 비상 냉각수 주입이 막힐 수 있어, 원자로 시스템에서도 주요한 현상 중 하나이다. 본 단원에서는 물-공기 및 나노플루이드-공기의 대향류 실험에 대해 기술되었고, 특별히 플러딩 현상에 대해 나노플루이드가 미치는 효과에 대해 논의 하였다. 길이 1m, 직경 25mm의 투명한 튜브가 실험에 사용하였고, 하부에서 공기를 주입함과 동시에 상부에서는, 0.001 Vol%, 0.01 Vol.%, 0.1Vol.% CNT 나노플루이드 또는0.001 Vol%, 0.01 Vol.%, 0.1Vol.% $Al_2O_3$ 나노플루이드 주입함으로 실험이 수행되었다. 나노플루이드-공기의 경우, 물-공기에 비해, 플러딩 상황에서의 공기 유량이 높게 측정되었다. 이는 유체 특성 변화가 대향류 유동한계에 미치는 영향이 있음을 보인 것이다. 가시화 결과를 통해, 증진 메커니즘이 웨이브 이탈에 기인한 것임으로 결론될 수 있음을 보였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DNE 14013
형태사항 x, 107 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 아이 멜라니
지도교수의 영문표기 : Soon Heung Chang
지도교수의 한글표기 : 장순흥
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 원자력및양자공학과,
서지주기 References : p. 92-102
주제 CCFL
Flooding
Reflooding
Air-water
Air-nanofluids
nanofluids
heat transfer
역방향 유동한계
재관수
나노유체
CCFL
공기-물
공기-나노유체
열전달
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