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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이준경
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 경남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2014
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마이크로 시스템은 MEMS(Micro-Electro Mechanical System)의 제작 기술 발전과 함께 꾸준히 발전을 하였고, 현재는 마이크로 사이즈의 채널을 사용하는 Micro heat exchanger, Nuclear reactor, Biotechnology system 등 다양한 적용분야에 기초가 되는 구성요소로 자리 잡았다. 이에 따라, 마이크로채널 내의 2상 유동에 대한 연구도 유동패턴 및 거동, 압력강하, 상변화 열전달 등 다양한 분야에서 진행이 되어왔다. 그러나 유동 패턴 및 거동에 관련한 이전의 연구들은 혼합부 형상이 각각 다르며 혼합부 형상에 미치는 영향에 대한 연구가 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일정한 채널의 단면(600 × 600 ㎛)에 대해 여러 형태의 혼합부를 제작하였고 혼합부 형상이 유동 거동에 미치는 영향을 실험적으로 살펴보았다. 총 4 가지의 혼합부 형상(T형, T inverse형, Y형, Impacting형)을 사용하였다. 작동 유체로는 질소와 물을 사용하여 실험을 수행하였고 그 결과는 다음과 같다.
첫째, 각 혼합부 형상에 따른 유동 양식 선도(Flow pattern map)의 변화를 살펴보았고, 결과적으로 혼합부 형상이 유동 양식에는 크게 영향이 없다는 것을 알았다. 하지만 혼합부 형상에 따라, 기체와 액체가 혼합되는 거동은 달랐으며 이로 인해 기포 또는 액체 슬러그의 특성들이 달랐다. 둘째, 각 혼합부 형상에 따른 Taylor(Slug) flow의 유동 특징(기포 길이, 액체 슬러그 길이, 속도, 주기)을 분석하였다. 초고속 카메라를 활용하여 기포와 액체 슬러그 길이, 기포 속도, 주기를 Images processing을 통하여 측정하였으며, 비교적 T inverse형 혼합부에서 기포와 액체 슬러그 길이가 길게 나타났고, Y형 혼합부에서는 기포의 속도가 빠르며 주기는 높게 측정되었다. 셋째, 기존의 예측 상관식을 활용하여 본 실험값을 적용하였고, 기포와 액체 슬러그 길이, 속도에 대해 잘 맞지 않는 것으로 나타났다. 따라서 기존의 예측 상관식을 활용하여 개선한 예측 상관식을 다시 제안하였고, 이를 적용했을 경우 기포와 액체 슬러그 길이 속도에 대해 본 실험값을 잘 예측하는 것을 알 수 있었다. 또한 기포의 생성 주파수는 기포와 슬러그 길이, 속도의 관계를 이용하여 잘 예측할 수 있었다. 나아가 모든 혼합부 형상에 적용 가능한 하나의 예측 상관식(기포 및 액체 슬러그 길이, 기포 속도에 대한)을 최종적으로 제안하였다.
첫째, 각 혼합부 형상에 따른 유동 양식 선도(Flow pattern map)의 변화를 살펴보았고, 결과적으로 혼합부 형상이 유동 양식에는 크게 영향이 없다는 것을 알았다. 하지만 혼합부 형상에 따라, 기체와 액체가 혼합되는 거동은 달랐으며 이로 인해 기포 또는 액체 슬러그의 특성들이 달랐다. 둘째, 각 혼합부 형상에 따른 Taylor(Slug) flow의 유동 특징(기포 길이, 액체 슬러그 길이, 속도, 주기)을 분석하였다. 초고속 카메라를 활용하여 기포와 액체 슬러그 길이, 기포 속도, 주기를 Images processing을 통하여 측정하였으며, 비교적 T inverse형 혼합부에서 기포와 액체 슬러그 길이가 길게 나타났고, Y형 혼합부에서는 기포의 속도가 빠르며 주기는 높게 측정되었다. 셋째, 기존의 예측 상관식을 활용하여 본 실험값을 적용하였고, 기포와 액체 슬러그 길이, 속도에 대해 잘 맞지 않는 것으로 나타났다. 따라서 기존의 예측 상관식을 활용하여 개선한 예측 상관식을 다시 제안하였고, 이를 적용했을 경우 기포와 액체 슬러그 길이 속도에 대해 본 실험값을 잘 예측하는 것을 알 수 있었다. 또한 기포의 생성 주파수는 기포와 슬러그 길이, 속도의 관계를 이용하여 잘 예측할 수 있었다. 나아가 모든 혼합부 형상에 적용 가능한 하나의 예측 상관식(기포 및 액체 슬러그 길이, 기포 속도에 대한)을 최종적으로 제안하였다.
목차
국문 요약 = ⅶ제1장 서 론 = 11.1 연구 배경 = 11.2 연구 동향 = 11.2.1 유동 양식 선도 (Flow Pattern Map) = 31.2.2 Taylor Flow = 51.3 연구 목적 = 9제2장 실험 장치 및 방법 = 122.1 실험장치 = 122.2 실험 조건 및 방법 = 16제3장 유동 양식 선도 (Flow Pattern Map) = 173.1 유동 양식 (Flow Patterns) = 173.2 유동 양식 선도 (Flow Pattern Map) = 193.3 기존의 유동 양식 선도와 비교 = 24제4장 T형 혼합부 Taylor flow 특성 분석 및 예측 = 264.1 T형 혼합부 Taylor flow 특성 = 264.1.1 기포 길이 (Bubble Length) = 264.1.2 슬러그 길이 (Slug Length) = 264.1.3 기포 속도 (Bubble Velocity) = 334.1.4 기포 생성 주파수 (Frequency) = 334.2 T형 혼합부 Taylor flow 예측 = 364.2.1 이론식 = 364.2.2 기포 길이 예측 = 384.2.3 기포 속도 예측 = 444.2.4 슬러그 길이 예측 = 474.2.5 기포 생성 주파수 예측 = 50제5장 혼합부 형상의 영향 = 525.1 혼합부 형상에 따른 Taylor flow 특성 = 525.1.1 기포 길이 (Bubble Length) = 525.1.2 기포 속도 (Bubble Velocity) = 535.1.3 슬러그 길이 (Slug Length) = 635.1.4 기포 생성 주파수 (Frequency) = 675.2 혼합부 형상을 고려한 Taylor flow 예측 = 715.2.1 T형 혼합부 예측 상관식 적용 및 개선 = 715.2.2 일반 예측 상관식 (General correlations) = 79제6장 결 론 = 82참고문헌 = 83ABSTRACT = 87
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