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Study on the heat transfer mechanism in nucleate pool boiling of water by measuring local heat flux and temperature = 국소 열유속 및 온도 측정을 통한 물 풀 핵비등에서의 열전달 메커니즘 연구
서명 / 저자 Study on the heat transfer mechanism in nucleate pool boiling of water by measuring local heat flux and temperature = 국소 열유속 및 온도 측정을 통한 물 풀 핵비등에서의 열전달 메커니즘 연구 / Min Chang Kim.
저자명 Kim, Min Chang ; 김민창
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2017].
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MME 17067

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초록정보

An experimental work is undertaken to obtain the local temperature and heat flux information on the boiling surface during the saturated pool boiling of water. Using IR thermometry, the temperature distribution can be measured when mid-wave (3-5.5$\mu m$) optical access to the surface is possible. In addition, the heat flux can be calculated by the heat conduction equation with this temperature information. The contact line length density (CLD) and the characteristics of the time-averaged wetted area fraction (WF) are observed for an IR opaque indium-tin-oxide surface over an electrically heated silicon substrate which is transparent to IR. With this information, the dominant heat transfer mechanism during the pool boiling of water is evaluated. The results are observed in various heat flux regions and compared to those with different working fluids, in this case FC-72, for which the properties (contact angle, latent heat of vaporization, liquid thermal conductivity, and critical heat flux) are quite different from those of water. In conclusion, convection heat transfer on the liquid area based on the micro-convection model is the predominant heat transfer mechanism during the nucleate pool boiling of water.

본 연구에서는 1기압 포화상태의 물의 풀 비등 열전달 시의 표면 열유속 및 온도를 실험적으로 관찰하였다. 적외선에 투명한 가열 장치 표면 위에 적외선에 불투명한 물질을 증착하면 시간에 따른 표면 전체의 온도 정보를 적외선 카메라를 통해 얻을 수 있으며, 이러한 온도 정보와 열전도 방정식을 이용하면 비등 표면에서 유체로 빠져나가는 열유속을 계산할 수 있다. 비등 표면의 액체로 덮인 부분, 기포로 덮인 영역 등이 앞서 언급된 정보들을 통해 구분되었고, 각 영역에서의 열유속 정보를 통해 어떤 영역에서의 열전달이 전체 열전달에 가장 크게 기여하는지 판단되었다. 또한, 물과는 성질이 매우 다른 FC-72에 대해서도 실험을 진행하여 서로의 결과를 비교하였다. 실험 결과, 물과 FC-72 모두에 대해서 액체로 뒤덮인 부분을 통한 대류 열전달이 가장 주요한 열전달인 것이 확인되었다. 대류에 의한 열전달 기여도는 열유속이 증가함에 따라 감소하는 추세를 보였고, 상대적으로 물에서의 열전달기여도가 FC-72에 비해서 작게 측정되었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MME 17067
형태사항 v, 44 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김민창
지도교수의 영문표기 : Sung Jin Kim
지도교수의 한글표기 : 김성진
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학과,
서지주기 References: p. 41-42
주제 IR thermometry
Water
Heat transfer mechanism
Nucleate pool boiling
Local heat flux
적외선 온도 측정

열전달 메커니즘
핵비등
국소 열유속
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