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제안 방법
- (4)가 제안한 대류열전달 식을 활용하여 냉각수에 의한 열전달 계수 값(500W/㎡·℃)을 적용하였다.
- 그 결과를 바탕으로 1분마다 측정한 온도분포 측정결과를 과도 열 해석 결과와 비교해 보았다. 과도 열해석의 경계 조건은 앞서 수행한 정상해석 조건과 동일하며, 해석수행 시간은 온도분포 측정시 가열블럭의 온도분포가 정상상태에 도달한 이후인 80분 동안 1초 간격으로 해석을 수행하였다. Fig.
- 정상상태에 대한 비교 결과 온도의 측정값과 계산값이 유사함을 알 수 있었다. 그 결과를 바탕으로 1분마다 측정한 온도분포 측정결과를 과도 열 해석 결과와 비교해 보았다. 과도 열해석의 경계 조건은 앞서 수행한 정상해석 조건과 동일하며, 해석수행 시간은 온도분포 측정시 가열블럭의 온도분포가 정상상태에 도달한 이후인 80분 동안 1초 간격으로 해석을 수행하였다.
- 이를 개발하기 위해서는 가열블럭의 온도분포를 균일하게 해줄 수 있는 가열시스템 설계가 필요하며, 열해석을 활용하여 접근하고자 한다. 그를 위해서 가장 먼저 선행되어야 할 것은 열해석 결과에 대한 정확도의 검증이며, 현재 개발중인 곡면 덮개유리 성형 Proto 시스템의 가열블럭에 대해 온도측정실험과 열해석을 수행하여 그 결과를 비교하는 연구를 수행하였다.
- 또한 챔버 내부에 공급되는 질소에 의한 대류열 전달을 적용하기 위해서 챔버 내부로 유입되는 질소의 속도, 챔버의 크기를 등을 고려하여 Churchill and Ozoe(5)가 제안한 대류열전달 식을 사용하여, 열전달 계수값(20 W/㎡·℃)을 성형시스템 표면에 적용하였다.
- 모바일 기기의 곡면덮개유리 정밀 성형시스템에 대해 일정 열유속 공급시 성형부 온도의 분포를 측정하였고, 동일 조건에 대한 열해석을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 정상 상태 및 과도 상태에서의 온도 분포 비교 결과가 비교적 우수함을 확인할 수 있었다.
- 5 W(총 열량 275 W)로 일정하게 유지하여, 실험을 진행하였다. 온도측정은 열화상카메라(Testo, 875)와 열전대(T type)를 사용하였으며, 온도 기록은 시스템 가동 후, 1분단위로 동시에 측정하였다.
- 우선 성형시스템의 실험에 대해, 성형시스템에 장착된 히터를 모두 최대용량으로 사용할 경우 고온에 의한 성형시스템의 산화 및 히터의 고장 등 문제가 발생될 수 있어, 이를 방지하기 위해서 10개 히터의 각각의 열량을 27.5 W(총 열량 275 W)로 일정하게 유지하여, 실험을 진행하였다. 온도측정은 열화상카메라(Testo, 875)와 열전대(T type)를 사용하였으며, 온도 기록은 시스템 가동 후, 1분단위로 동시에 측정하였다.
- 성형기법을 활용하여 고품질의 곡면 덮개유리 생산을 하기 위해서는 덮개유리가 들어있는 금형에 균일한 온도조건을 공급할 수 있는 가열블럭이 필수적이다. 이를 개발하기 위해서는 가열블럭의 온도분포를 균일하게 해줄 수 있는 가열시스템 설계가 필요하며, 열해석을 활용하여 접근하고자 한다. 그를 위해서 가장 먼저 선행되어야 할 것은 열해석 결과에 대한 정확도의 검증이며, 현재 개발중인 곡면 덮개유리 성형 Proto 시스템의 가열블럭에 대해 온도측정실험과 열해석을 수행하여 그 결과를 비교하는 연구를 수행하였다.
대상 데이터
- 챔버 내부에는 20℃의 질소가 36 L/min으로 균일하게 공급되어, 유리의 성형시 고온에 의한 산화를 막아준다. 시스템 구성요소의 소재는 열전도성과 내열 성능 및 용도를 고려하여 SUS와 Carbon Steel을 선정하였다.
- 온도분포 측정결과와 열해석 결과를 비교하기 위하여 성형시스템에 대한 열해석을 Ansys R14(2)를 사용하여 수행하였다. 해석을 위해 Fig. 7과 같이 요소(element)를 약 113만개 생성하였고, 요소의 크기에 상관없는 결과를 얻을 수 있었다. 각각의 구성요소 소재에 대한 물성값은 Matweb(2)을 참고하여 설정하였다.
데이터처리
- 가열블럭 온도측정 결과와 열해석결과의 보다 면밀한 비교 분석을 위해 가열블럭 표면의 5지점을 지정(Fig. 6의 M1∼ M5)하여 열해석 모델과 비교를 해보았으며, Fig. 9에 그 결과를 그래프로 나타내었다.
이론/모형
- 7과 같이 요소(element)를 약 113만개 생성하였고, 요소의 크기에 상관없는 결과를 얻을 수 있었다. 각각의 구성요소 소재에 대한 물성값은 Matweb(2)을 참고하여 설정하였다. 그리고 Fig.
- 온도분포 측정결과와 열해석 결과를 비교하기 위하여 성형시스템에 대한 열해석을 Ansys R14(2)를 사용하여 수행하였다. 해석을 위해 Fig.
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