초록 ▼

ㅇ 초소수 특성을 갖는 마이크로다공질 표면에서 응축 열전달 현상을 연구하였다.
응축 열전달은 다양한 열교환기기 및 열관리 장치에 적용되는 핵심 기반 기술로서 응축 열전달 성능을 향상시키려는 노력이 지속되고 있다. 최근에는 마이크로/나노스케일 금속 개질 기술의 발달로 금속 표면의 젖음성을 초소수 특성을 갖도록 변화시키는 것이 가능해졌다. 또한 마이크로다공질 표면은 수증기와의 접촉면적을 증대시킴으로써 응축 열전달을 향상시킬 수 있다. 표면 개질과 마이크로 다공질 기술을 결합한 초소수 특성을 갖는 마이크로다공질 표면에서의 응축 열전

ㅇ 초소수 특성을 갖는 마이크로다공질 표면에서 응축 열전달 현상을 연구하였다.
응축 열전달은 다양한 열교환기기 및 열관리 장치에 적용되는 핵심 기반 기술로서 응축 열전달 성능을 향상시키려는 노력이 지속되고 있다. 최근에는 마이크로/나노스케일 금속 개질 기술의 발달로 금속 표면의 젖음성을 초소수 특성을 갖도록 변화시키는 것이 가능해졌다. 또한 마이크로다공질 표면은 수증기와의 접촉면적을 증대시킴으로써 응축 열전달을 향상시킬 수 있다. 표면 개질과 마이크로 다공질 기술을 결합한 초소수 특성을 갖는 마이크로다공질 표면에서의 응축 열전달 현상은 아직까지 명확히 규명된 부분이 없고, 열전달 촉진 가능성이 크다는 측면에서 본 연구를 수행하였다. 구리 마이크로 입자를 구리 블록 위에 소결하여 마이크로다공질 구조를 형성하고, 그 위에 PTFE(Polytetrafluoroethylene)층을 스프레이 코팅하여 초소수 마이크로다공질 구조를 제작하였다. 이 초소수 마이크로다공질 표면에서의 응축 열전달 성능을 가시화함으로써 평판에서와 응축 현상의 차이를 이해하였고, 시편 내부 온도 측정값으로부터 열전달계수를 계산하였다. 그 결과, 낮은 열유속에서 초소수 다공질 표면에서 최대 282 kW/m²의 높은 열전달계수 값을 갖는 것을 확인하였고, 열유속이 증가함에따라 열전달계수의 빠른 감소 현상을 관찰하였다. 이러한 초소수 마이크로다공질 표면에서의 응축 열전달 특성을 열교환기기에 적용하기 위한 추가 연구가 필요할 것이다.

( 출처 : 최종보고서 요약 3p )

Abstract ▼

Condensation heat transfer on a superhydrophobic microporous surface was investigated in the saturated water. As condensation heat transfer is a fundamental phenomena in various applications like heat exchanger, heatpipe, and desalination process, many research studies about enhancing condensation h

Condensation heat transfer on a superhydrophobic microporous surface was investigated in the saturated water. As condensation heat transfer is a fundamental phenomena in various applications like heat exchanger, heatpipe, and desalination process, many research studies about enhancing condensation heat transfer performance have been conducted. Recently, it is introduced to modify the wettability of the metal surface with an aid of micro/nanoscale fabrication technologies. In the present study, the copper particles with the average diameter of 50 micrometer were coated on the bare copper surface by sintering. Coating thickness varied from 250 micrometer to 350 micrometer. The microporous surface was immersed into the polytetrafluoroethylene (PTFE) solution to change the wettability into superhydrophobic, which was verified from a measured apparent contact angle of above 150°. At first, condensation heat transfer on the plain copper surface was examined according to the different wettability. While filmwise condensation behavior was observed on the superhydrophilic surface, both bare and hydrophobic surfaces showed dropwise condensation at the atmospheric pressure (101.3 kPa). However, at the low saturation pressure of 3.2 kPa, even plain bare surface exhibited filmwise condensation behavior and only hydrophobic plain surface showed dropwise condensation. This is considered to result from the improved wettability at the low saturation pressure. At the atmospheric pressure, both superhydrophilic and bare microporous surfaces showed filmwise condensation, resulting in the low condensation heat transfer coefficient. In contrast, superhydrophobic microporous surface exhibited dropwise condensation behavior, which leads to the much higher heat transfer coefficient on the superhydrophobic microporous surface. However, as the heat flux increases, rapid degradation of condensation heat transfer performance was observed on the superhydrophobic microporous surface. Is is ascribed to the change of the wettability from Cassie state to Wenzel state. The condensation heat transfer characteristics on the microporous surface were maintained at the low saturation pressure of 3.2 kPa. The present study about condensation heat transfer on the superhydrophobic microporous surface can be extended to the future study about maximizing condensation heat transfer performance by reducing the thermal resistance owing to the hydrophobic coating layer.

( 출처 : SUMMARY 7p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1. 연구개발의 목적 ... 10
• 2. 연구개발의 필요성 및 범위 ... 10
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 1. 국내 기술개발 현황 ... 14
• 2. 국외 기술개발 현황 ... 14
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 1. 초소수 마이크로다공질 표면 개질 ... 18
• 2. 응축 열전달 실험 장치 ... 21
• 3. 평판에서 응축 열전달 성능 연구 ... 23
• 4. 마이크로다공질 표면에서 응축 열전달 성능 연구 ... 26
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 32
• 1. 목표달성도 종합 ... 32
• 2. 관련분야에의 기여 ... 34
• 제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 35
• 제6장 참고 문헌 ... 36
• 끝페이지 ... 37