금속 표면개질을 통한 R245fa 흐름 비등 열전달 향상 연구
Enhancement in Flow Boiling Heat Transfer of R245fa by Metal Surface Characterization
- 주제(키워드) 흐름 비등 , 표면 개질 , 열전달계수 , 압력 강하
- 주제(DDC) 621.8
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이정호
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035035
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
최근 전자부품 및 칩셋의 고집적화 및 고성능화로 인해 전력밀도가 급격히 증가함에 따라, 요구되는 냉각 성능 역시 크게 향상되었다. 이에 따라 현열 대 신 잠열을 이용하여 높은 열전달계수를 얻을 수 있는 이상 유동 (two-phase) 냉각이 주목받고 있다. 하지만 냉각 채널의 매끈한 표면은 비등을 활성화할 수 있는 핵 생성 지점이 부족하여 비등 성능에 한계가 존재한다. 이를 해결하 기 위해 소결, 방전 가공, 화학적 증착, 3D 프린팅 등 다양한 표면 개질 기술 이 연구되어 왔으나 높은 구현 비용 및 낮은 생산성으로 인해 실질적인 산업 적용에는 한계가 있다. 본 연구에서는 보다 경제적이고 생산성이 뛰어난 샌 드블라스팅을 적용하였으며, 이를 통해 표면에 거칠기를 형성하여 비등 성 능을 향상시키고자 하였다. 산업 현장에서 널리 활용되는 구리와 알루미늄 두 가지 금속에 샌드블라스팅을 적용하여 열성능을 평가하였다. 아울러, 샌 드블라스팅 표면의 열전달 성능 향상 정도를 정량적으로 분석하기 위해 비 등 성능이 우수한 것으로 알려진 마이크로 다공성 코팅을 알루미늄 채널에 적용하여 비교 실험을 진행하였다. 실험에서는 벽 과열도, 열전달계수, 압력 강하 특성을 주요 성능 지표로 설정하였으며 초고속 카메라를 활용한 비등 가시화 분석도 함께 수행하였다. 실험 결과, 매끈한 표면에 비해 샌드블라스 팅 표면에서 열성능이 향상되었으며, 마이크로 다공성 코팅에 비해 열성능 향상이 다소 미미하지만 압력 강하 특성과 동시에 고려할 때 샌드블라스팅 이 실용적인 대안이 될 수 있음을 검증하였다.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 1-1 절 연구 배경 1
제 1-2 절 연구 동향 및 분석 4
제 1-3 절 연구 필요성 및 목적 7
제 2 장 연구 방법론 10
제 2-1 절 작동 유체 선정 10
제 2-2 절 샌드블라스팅 시편 제작 14
제 2-3 절 알루미늄 MPC 시편 제작 19
제 2-4 절 실험 장치 및 방법 23
제 2-5 절 데이터 처리 28
제 2-6 절 불확도 분석 34
제 3 장 구리 채널 열성능 실험 결과 37
제 3-1 절 단상 유동 실험을 통한 검증 37
제 3-2 절 비등 곡선 40
제 3-3 절 열전달계수 47
제 3-4 절 압력 강하 특성 55
제 4 장 알루미늄 채널 열성능 실험 결과 64
제 4-1 절 열전달 특성 64
제 4-2 절 압력 강하 특성 69
제 5 장 결 론 74
References 77
Abstract 84
