Direct contact condensation is important to the safety analysis for nuclear power plants. Experimental studies have been performed to study the condensation heat transfer in stratified flow in a horizontal pipe. The experimental facility is made by stainless steel pipe with a length of 2100 mm and a diameter of 70 mm.
The local temperatures of water layer are measured to find the local condensation rates and the local condensation heat transfer coefficients. The interfacial motion is an important parameter to the heat transfer coefficients.
There are two shapes in the interfacial motion. One is a smooth interface at the inclination angle 0°, the other is a rough interface at the inclination angle 3°. The Nusselt numbers are correlated in terms of the steam Reynolds number, the water Reynolds number and the water Prandtl number for the case of inclination angles 0° and 3°, respectively.
The effects of the inlet water temperature, the flow direction (countercurrent or cocurrent), and the inclination angle on the heat transfer coefficients are investigated. The effects of the flow direction and the inlet water temperature are smaller than those of the inclination angle.
The measured heat transfer coefficients are 1 - 10 kW/㎡K which is smaller than those of other's.
증기-물 성층유동에서의 직접 접촉 응축 열전달은 원자력 발전소의 비상 노심 냉각 계통에서 중요하게 다루어지는 현상 중의 하나이다. 평판이나 사각 유로에서의 응축 열전달 현상에 대하여 이론적, 실험적인 연구가 많이 수행되었다. 본 연구에서는 원자력 발전소의 실제 형태와 유사한 원관에서의 응축 열전달 현상을 연구하였다.
길이 2 m, 직경 70 mm 인 스테인레스 스틸 파이프에서 상당히 두꺼운 액체층에 대하여 실험이 수행되었다. 액체막의 국부 온도를 측정함으로서 열전달 계수를 평가하였다.
응축 열전달은 액막에서의 유동 형태에 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 기울기가 없을 때, 액막의 유동은 매우 안정하며 증기-물 경계면에 존재하는 열층이 열전달을 방해하여 열전달계수가 작게 나타났다. 기울기가 3°가 되면, 액막은 거친 유동 형태를 나타내며 열전달계수가 증가하였다.
이 실험에서는 물 입구 온도 영향, 유동 방향(countercurrent, concurrent)의 영향과 기울기의 영향이 검토되었다. 물 입구 온도와 유동 방향의 영향은 기울기의 영향에 비하여 매우 작은 것으로 나타났다. 이러한 실험 결과를 토대로 기울기가 0°, 3°인 경우에 대하여 응축 열전달 관계식을 구하였다.
