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더미스터 온도센서를 이용한 나노유체의 대류열전달계수 측정 장치
Measuring Apparatus for Convective Heat Transfer Coefficient of Nanofluids Using a Thermistor Temperature Sensor 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.40 no.2 = no.365, 2016년, pp.103 - 110  

이신표 (경기대학교 공과대학 기계시스템공학과)

초록
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나노유체의 대류열전달 성능을 평가하는 센서로서 가는 백금 열선이 많이 사용되었다. 그러나 센서의 강도가 약해서 취급에 주의가 필요하고 측정실험에서 센서에 대한 엄밀한 교정과정을 생략하거나 정밀도 높은 기구들을 사용하지 않으면 비현실적인 대류열전달계수가 얻어졌다. 본 연구에서는 백금 열선 대신 더미스터 센서를 채택한 새로운 나노유체 대류 성능 평가장치를 제안하였고 그 작동 원리를 자세히 설명하였다. 순수 엔진오일에 대한 두 센서의 비교 실험을 통하여 더미스터 센서의 실용적 장점을 확인할 수 있었다. 제안된 장치는 개발된 나노유체의 채택 여부를 판단하는 유용한 도구로 사용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fine wires made from platinum have been used as sensors to evaluate the convection performance of nanofluids. However, the wire sensor is difficult to handle due to its fragility. Additionally, an unrealistic convective heat transfer coefficient (h) is obtained if a rigorous calibration process comb...

주제어

#나노유체   #순수유체   #대류열전달계수   #더미스터   #백금 열선   #정/부 저항온도계수   #냉저항  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 나노유체의 대류열전달 성능을 평가하는 센서로서 더미스터를 사용하는 새로운 장치를 제안하였으며 이 과정에서 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
  • 이번에는 연결선에 의한 오차를 완벽히 제거하였다는 전제하에 부정확한 열선의 냉저항에 의하여 발생하는 오차를 검토해 본다. 식 (1)'에서 정확한 Tw를 계산하기 위해서 정밀한 R0와 α를 사용하는 것이 필수적임을 알 수 있다.
  • 를 측정하는 과정에서 발생할 수 있는 오차가 줄어들 수 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 특성을 고려하여 대류열전달 성능평가 장치에서 열선을 대체하는 센서로 더미스터의 사용을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나노유체는 무엇인가? 나노유체는 물, 엔진오일 등 순수유체에 열전도율이 높은 나노 크기의 금속 입자를 혼합, 부유시켜 순수유체의 열전도율을 향상시킬 목적으로 제안된 유체이다. (1)
나노유체의 대류열전달을 평가하는 방법은 무엇인가? 따라서 대류열전달계수를 직접 측정해보는 것이 중요하다. (2) 나노유체의 대류열전달 성능을 평가하는 원리는 대류를 이용하여 발열체를 냉각하는 경우 한번은 순수유체에 대하여 대류열전달계수를 측정하고 같은 조건의 실험을 나노유체에 대하여 시행하여 그 결과를 비교해 보는 것이다. 대류열전달 성능이 우수한 유체 속에서 작동하는 발열체는 냉각이 활발하게 일어나므로 그렇지 않은 유체보다 낮은 작동 온도를 보이게 될 것이다.
가는 백금 열선을 사용하여 온도를 추정하는 방법은? 대류열전달 성능 실험을 위하여 흔히 사용되는 발열체는 가는 백금 열선(fine platinum wire)으로 이 열선은 센서와 히터의 두 가지 기능을 갖는다. 즉, 열선에 별도의 온도센서를 부착하는 것이 아니라 발열 중인 열선의 저항을 측정하면 온도-저항 관계식 (1)에 의하여 그 온도를 추정할 수 있다. 저항을 측정하면 온도를 알 수 있고 반대로 온도를 알면 저항을 아는 것으로 이해하면 된다.
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참고문헌 (9)

  1. Lee, S., Choi, U. S., Li, S. and Eastman, J. A., 1999, "Measuring Thermal Conductivity of Fluids Containing Oxide Nanoparticles," Journal of Heat Transfer, Vol. 121, pp. 280-289. 

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  2. Na, Y. S., 2012, "Effective Thermal Conductivity of Alumina Nanofluids in Laminar Circular Tube Flow," Ph. D. thesis, Seoul National University. 

  3. Lee, S., 2008, "Measuring Convective Heat Transfer Coefficient Around a Heated Fine Wire in Cross Flow of Nanofluids," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 32, No. 2, pp. 117-124. 

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  4. Lee, S., 2012, "Measuring Convective Heat Transfer Coefficients of Nanofluids over a Circular Fine Wire Maintaining a Constant Temperature," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 36, No. 1, pp. 9-16. 

  5. Lee, S., 2015, "Apparatus for Comparing Thermal Conductivity of Nanofluids and Base Fluid Using Simultaneously Measured Resistance Variation Signals from Two Hot Wire Sensors," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 39, No. 1, pp. 29-36. 

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  6. Incropera, F. P. and DeWitt, D. P., 2001, Introduction to Heat Transfer, 6th Ed., Wiley, pp. 116-118. 

  7. Japan Patent, 3055164, B., 2004, "An acidity or alkalinity like metering device". 

  8. Churchill, S. W. and Bernstein, M., 1977, "A Correlating Equation for Forced Convection from Gases and Liquids to a Circular Cylinder in Cross Flow," Journal of Heat Transfer, Vol. 99, pp. 300-306. 

    상세보기 crossref

  9. Lee, C., Hwang, Y., Choi, Y., Park, M., Lee, J., Choi, C. and Oh, J., 2008, "Comparative Study to the Tribological Characteristics of Graphite Nano Lubricants after Thermal Degradation," Journal of the KSTLE, Vol. 24, No. 4, pp. 190-195. 

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