마이크로 채널의 단면모양에 따른 R245fa의 비등열전달 특성에 대한 실험적 연구 :Experimental Study on Evaporative Heat Transfer Characteristics of R245fa with regard to Various Cross-Sections of Micro-Channels

나상준

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자료유형: 학위논문

저자정보: 나상준 (과학기술연합대학원대학교, 과학기술연합대학원)

지도교수: 윤석호

발행연도: 2015

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2015

단일사각 마이크로 채널 내의 R245fa 단상 열전달 특성에 대한 실험적 연구

나상준 , 송찬호 , 최준석 외 1명 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2015.06 학술대회자료

마이크로 채널의 단면모양에 따른 R245fa의 비등열전달 특성에 대한 실험적 연구

나상준 대학교 2015.01 학위논문

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인쇄기판형 열교환기는 마이크로미터 스케일의 수력직경을 가지는 유로로 인해 단위 체적 당 높은 전열면적을 가져, 열교환기의 부피대비 높은 집접도를 달성하는데 유리하다. 이러한 인쇄기판형 열교환기는 유로를 습식 식각이라는 화학적 부식 방법으로 제작된다. 이러한 방법으로 제작된 유로는 단면 형상이 사각형이 아니라 반원형 모양을 가지므로 잠열을 이용하는 비등열전달에서 다른 열전달 특성을 보인다. 이러한 특성 조사를 통해 인쇄기판형 열교환기의 비등 열전달 이해가 필요하다.
따라서 본 연구는 단면 형상이 사각형인 채널과 반원형인 채널의 비등열전달 특성을 조사하였다. 작동유체로는 높은 열역학적 효율과 저압, 저온에서 비등효과를 볼 수 있는 R245fa를 사용하였다. 실험은 폐회로로 구성된 실험 장치에서, 각 모양으로 채널이 제작된 구리 블록에 히터를 설치하여 채널을 흐르는 R245fa를 증발시켰다. 블록 내부 온도를 통해 벽면온도를 측정하여, 채널 벽면온도를 계산함으로서 비등대류열전달계수를 계산하였고, 입, 출구에서의 압력, 온도 측정을 통해 건도, 압력 차, 유체 내부 온도를 계산하였다.
대부분의 실험조건에서 반원형 채널이 사각형 채널보다 보다 높은 비등대류열전달계수를 보였으며, 최대값은 24000 W/m2℃에 달했다. 압력강하 또한 반원형 채널이 모든 실험조건에서 사각형 채널보다 높은 양상을 보였다. 대류열전달계수가 건도에 따라 감소하여 핵비등이 지배적인 열전달 경향이란 것을 보였다. 마지막으로 기존 상관식을 통해 새로운 비등 대류열전달 상관식을 개발하였다.

#인쇄기판형 열교환기 #습식 식각 #마이크로채널 #비등 열전달 #R245fa

Ⅰ.서 론 1
1.연구 배경 1
가.인쇄기판형 열교환기 1
나.마이크로 채널 열전달 4
a.마이크로 채널 내 단상 열전달 4
b.마이크로 채널 내 비등 열전달 6
2.연구 목적 10
Ⅱ.실험 장치 및 실험 방법 12
1.실험 장치 구성 12
가.실험 장치 시스템 12
나.시험부 15
다.마이크로 채널 18
2.실험 시스템 검증 20
3.실험 방법 22
가.실험 방법 22
나.실험 조건 23
4.데이터 정리 25
가.유체 포화온도, 압력 결정 25
나.건도 및 비등 대류열전달계수 28
다.기타 사용된 수식 30
Ⅲ.실험 결과 및 고찰 32
1.채널 단면 형상에 따른 비등 대류열전달계수 비교 32
가.동일한 질량유속, 열유속 비교 32
나.동일한 질량유량, 열유속 비교 36
다.동일한 질량유량, 열전달률 비교 41
2.채널별 압력 강하비교 45
3.비등대류열전달 상관식 개발 47
가.기존 상관식과 실험값의 비교 47
나.새로운 비등대류열전달계수 상관식 개발 51
Ⅳ.결 론 54
참고 문헌 56

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