초록 ▼

표면개질은 열전달면으로 사용되는 금속의 표면에 인위적인 가공을 더하여 열전달 성능을 향상시키고자 창안되었다. 개질표면의 열전달 향상 기구는 항상 비등에 의해 발생하는 기포의 거동과 연관된다. 따라서 비등표면에서 이루어지는 기포의 발생, 성장, 그리고 이탈 등의 거동을 파악하고 이를 개질표면의 해석과 디자인에 적극적으로 활용하는 것이 무엇보다 중요하다. 이에, 평활면에서 다루어지는 비등 핵 주변의 기포거동을 우선 살펴보았다. 개질의 방법적인 측면에서는 입자를 매개로 한 입자매질과 표면자체의 성형가공법인 구조개질, 그리고 금속입자의 용

표면개질은 열전달면으로 사용되는 금속의 표면에 인위적인 가공을 더하여 열전달 성능을 향상시키고자 창안되었다. 개질표면의 열전달 향상 기구는 항상 비등에 의해 발생하는 기포의 거동과 연관된다. 따라서 비등표면에서 이루어지는 기포의 발생, 성장, 그리고 이탈 등의 거동을 파악하고 이를 개질표면의 해석과 디자인에 적극적으로 활용하는 것이 무엇보다 중요하다. 이에, 평활면에서 다루어지는 비등 핵 주변의 기포거동을 우선 살펴보았다. 개질의 방법적인 측면에서는 입자를 매개로 한 입자매질과 표면자체의 성형가공법인 구조개질, 그리고 금속입자의 용융을 수반하는 플라즈마 개질 등으로 구분하여 설명하였다. 입자개질은 개질법이 창안된 후 가장 널리 사용되어온 방법으로써, 간단한 도포에 의해 손쉽게 구현할 수 있고 효과 또한 매우 탁월하다. 입자 개질의 한 형태인 modulated porous coating은 부정형하게 적층된 입자개질이 기포의 거동을 효과적으로 제어할 수 없으므로 이것을 극복하기 위해 일정한 정형(pattern)을 금속 표면에 구현한 것이다. 기존의 입자개질의 효과에 더하여 액막의 표면장력을 이용한 입자표면의 액상흐름을 유도하여 더 높은 열전달 향상을 가능하게 하였다. 그러나 이 방법은 도포법에 비하여 시간과 비용면에서 불리하다. 구조개질은 기포의 제어 측면에서 입자에 의한 제어보다 훨씬 효과적이다. 그리고, 구조적인 정형성 면에서 modulated porous coating 과 마찬가지로 해석적 접근이 용이한 면이 있다. 그러나 표면에 구조적인 개질을 가하는데 필요한 비용이나 난이도 측면에서 단점이 있다. 플라즈마 코팅은 주로 재료 강성과 내부식성 증진을 목적으로 표면에 기능성 금속을 도포, 강화할 목적으로 많이 사용된 것이다. 그러나 코팅면의 Life time이 매우 길고 열전달 성능 향상과 표면의 기계적 특징도 향상시킬 수 있다는 장점으로 인해 최근 주목받고 있다.

Abstract ▼

The surface treatments were originally postulated to enhance the surface heat transfer characteristics in the way of artificial efforts. The enhancement mechanisms are strongly related to the vapor bubble behavior. These behavior consists of generation, growth, and departures of bubbles. It is, ther

The surface treatments were originally postulated to enhance the surface heat transfer characteristics in the way of artificial efforts. The enhancement mechanisms are strongly related to the vapor bubble behavior. These behavior consists of generation, growth, and departures of bubbles. It is, therefore, mandatory to review the plain surface bubble behaviors in order to interpret the enhancement of surface heat transfer characteristics. The basic functions of bubble behavior are agitation and latent heat delivery. At the beginning of surface treatment, many approaches were only likely to increase the density of active nucleate sites. But, nowadays, many surface treatment methods focused on the latent heat delivery of vapor bubbles, also. In the methodological view, the surface treatment mainly consists of porous particle coating, structured surface, and plasma porous coating. The porous particle coating method is most widely used to enhance the heat transfer rate. This method use metal powder mixed with glue and chemicals and simple spray. The final surface shows up very useful heat transfer enhancement effects compared to the coating costs. The modulated porous coating method is more developed particle coating method. The modulated stacking of metal particles induce the surface tension derived liquid flow over stacked particles. For the results, the rate of vapor generation increases. Many experimental and analytic inspection is carried out for several particle stack patterns. It is a demerit that the modulation costs and preparations procedures are expensive compared to the benefits. The structured surface reveals more effectiveness to handle the vapor bubbles. The surface tension induced liquid flows enhance the vapor generation rate in the artificial tunnel structures beneath the metal surface. A sharp edged corner acts like a liquid trap for the film evaporation. Some useful analytical interpretation have been performed for the structured surfaces. The plasma porous coating is mostly used to enhance the mechanical characteristics of metal surface; the hardness and the general endurance for corrosion. It is capable to make a coating surface of extremely hard metal and functional metallic alloys. Recently, plasma coating is surveyed to enhance the heat transfer characteristics not only the mechanical properties. The plasma coating method shows reliable splat hardness and heat transfer enhancements. The only defeat is a lack of metal or alloys to be used in powder form in plasma coating torch.

목차 Contents

• 목 차
  
  1. 평활면의 비등 1
  1.1 비등핵의 생성 1
  1.2 기포의 이탈 3
  1.3 임계열유속 형성기구 4
  1.4 막비등 6
  2. 표면개질 7
  2.1 개질 방법에 따른 구분 8
  2.1.1 micro-porous coating 8
  2.1.2 modulated porous-layer coating 10
  2.1.3 plasma-spray coating 12
  2.1.4 micro-structuring 20
  2.2 개질효과의 지속성 30
  3. 개질면 비등의 가시화 31
  4. 결론 33
  참고문헌 34