A Study of Heat Transfer in a Horizontal Ice Storage Tube - Inward Freezing Process with Volume Expansion of Ice -

수평 원통형 빙축열조에서의 열전달에 관한 연구 - 얼음의 부피 팽창을 고려하는 내향 응고 실험 -

Heat transfer phenomena during inward freezing process of the water in a horizontal cylinder were experimentally studied. The cooling temperature of a wall more significantly affects the timewise average temperature than the initial superheating temperature of the water. In addition, it was absolved that the timewise average temperature was influenced by the initial volume ratio of the water($V_l/V_{tot}$) at the same temperature conditons. One the other hand, the freezing speed of the upper part in the water-ice interface was quickly progressed due to natural convection. Furthermore, experimental observation showed that the frozen mass fraction($M_s/M_{tot}$) was influenced by the initial volume ratio of the water($V_l/V_{tot}$). It was noted that the frozen mass fraction for each $V_l/V_{tot}$ represented by $Ste^*$ and Fo.

본 연구는 수평원통내에 물을 체적비($V_l/V_{tot}$) 0.50, 0.91로 각각 장입한 후 물의 조기 과열온도와 벽면 냉각온도를 각각 변화시키면서 내향 응고시켰을 경우, 시간에 따른 상변화물질의 평균온도, 상경계면의 형상, 응고율, 응고에너지 등을 실험적으로 구하여 이를 비교 검토한 것이다. 응고진행시 상경계면은 물의 초기 과열온도가 높을수록 응고초기에 상단부분이 하단부분보다 빠르게 진행되었으나 응고가 진행됨에 따라 상하단의 상격계면 전진속도는 거의 동일하게 나타났다. 동일한 온도조건에서 전과정에 걸친 응고율($M_s/M_{tot}$)은 체적비 0.5인 경우가 0.91인 경우 보다 크게 나타나 수평원통내 물의 내향응고시 물의 체적비($V_l/V_{tot}$) 변화에 의한 영향도 고려하여야 함을 알 수 있었다.