초록 ▼

본 연구를 통해, 동력이용의 여부에 따라 Passive 및 Active 형으로 나뉘어지는 냉각능 증진기술은 표면개질을 이용하는 hypervapotron 및 twisted tape, screw형이 주요 기술로 확인되었으며, 독자적인 기술개발을 위해, 새로운 접근 방법으로, 기존 표면 개질의 수동적 방법에 더하여, 유체에 열전도도가 우수한 고체 나노입자를 분산시킨 나노유체를 이용한 유체 개질 방법을 통하여, 독자적인 냉각능 증진 기술 연구를 수행하였다. 열전도도 및 점성도의 물성치가 확인된 Al₂O₃

본 연구를 통해, 동력이용의 여부에 따라 Passive 및 Active 형으로 나뉘어지는 냉각능 증진기술은 표면개질을 이용하는 hypervapotron 및 twisted tape, screw형이 주요 기술로 확인되었으며, 독자적인 기술개발을 위해, 새로운 접근 방법으로, 기존 표면 개질의 수동적 방법에 더하여, 유체에 열전도도가 우수한 고체 나노입자를 분산시킨 나노유체를 이용한 유체 개질 방법을 통하여, 독자적인 냉각능 증진 기술 연구를 수행하였다. 열전도도 및 점성도의 물성치가 확인된 Al₂O₃, SiC, Graphene Oxide (GO) 나노유체에 대한 고열부하 실험을 통하여 0.01 vol. % 농도에서 15 % (Al₂O₃ 나노유체), 41 % (SiC 나노유체), 100 % (GO 나노유체)의 임계열유속 증진을 확인하였다. 이러한 유동 비등 실험에서 임계열유속 증진은 나노입자 코팅으로 인한 가열면 표면 형상이 바뀌었기 때문이며, 가열면 표면의 변화는 surface wettability에 영향을 미쳐 고열부하 환경에서도 냉각성능을 유지시키는 것으로 확인되었다. 또한, twisted tape에 대한 고열부하 실험을 통하여 기본유체가 물인 경우 119 %의 임계열유속 증진을 확인하였다. 이러한 새로운 접근 방법, 즉, 나노유체 이용기술에 더하여 회전 유동 유발 (twisted tape 이용)을 이용하는 개념이 완성되면 혁신적인 냉각능 증진 기술의 독자적 확보가 가능할 것으로 보인다. 본 과제를 통하여 확보되는 액체형 TBM 고열부하 환경아래 냉각능 증진 방안은 핵융합발전로 공학의 핵심 기술로 향후 증식용 블랑켓의 본격적인 개발 및 블랑켓 일차벽, 다이버터에 대한 기반 기술이 될 것이다.

(출처 : 서지정보양식 - 초록 73p)

Abstract ▼

Currently-available and probable techniques suggested by other countries are passive techniques of surface modifications such as hypervapotron, twisted tape inserted tube and screw tube. In order to acquire an original technique with a better performance in addition to the proven techniques, the pre

Currently-available and probable techniques suggested by other countries are passive techniques of surface modifications such as hypervapotron, twisted tape inserted tube and screw tube. In order to acquire an original technique with a better performance in addition to the proven techniques, the present study proposes to use nanofluids (mixture of solid nanoparticles and base liquid). Nanofluids are a new class of nanotechnology-based heat transfer fluids engineered by dispersing and stably suspending nanoparticles in traditional heat transfer fluids such as water, ethylene glycol, and engine oil. The basic thermophysical properties such as thermal conductivity and viscosity are measured for prepared Al₂O₃, SiC, Graphene Oxide (GO) nanofluids with volume concentrations of 0.01 vol. %. And then, high heat flux test has been performed for the nanofluids using the flow boiling experimental facility to be able to increase power based on Joule heating. Critical Heat Flux (CHF) to indicate the cooling limitation has been enhanced up to 15 % (Al₂O₃ nanofluid), 41 % (SiC nanofluid) 100 % (GO nanofluid) by using the nanofluids. It is identified that the nanofluids can be promising as an advanced technique to overcome the current cooling techniques of surface modifications. Also, Critical Heat Flux (CHF) to indicate the cooling limitation has been enhanced up to 119 % by using twisted tape. The developed cooling enhancement technology is a core one for the fusion reactor and more could be used for design the breeding blanket and DEMO including divertor and blanket first wall.

(출처 : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET - Abstract 74p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 그림목차 ... 8
• 1. 서론 ... 12
• 2. Literature survey를 통해 나노유체 이용 및 표면개질방안 선행 연구 조사 ... 14
• 1) 임계 열유속과 임계 열유속 증진 방법 ... 14
• 2) 유동 비등 실험 및 나노입자 코팅으로 인한 가열면 표면 형상을 변화시키는 특성화된 나노유체 이용 방법의 선행 연구 조사 ... 15
• (1) Chang, et al. (1991) ... 15
• (2) Kim, et al. (2000) ... 15
• (3) Kim, et al. (2008) ... 15
• (4) Kim, et al. (2009) ... 15
• (5) Kim, et al. (2010) ... 16
• 3) 회전 유동을 유발시키는 twisted tape 삽입 방법의 선행 연구 조사 ... 21
• (1) Gambill, et al. (1961) ... 21
• (2) Viskanta (1961) ... 21
• (3) Moeck, et al. (1964) ... 21
• (4) Matzer, et al. (1965) ... 21
• (5) Araki, et al. (1989) ... 21
• (6) Nariai, et al. (1991) ... 22
• (7) W. Tong, et al. (1996) ... 22
• (8) J. Boscary, et al. (1999) ... 22
• 3. 특성화된 나노유체를 이용한 강제대류 실험 수행을 통해 냉각능 증진 성능 DB화 ... 24
• 1) 강제대류 실험 ... 24
• 2) Al2O3/water 나노유체를 이용한 강제대류 실험 수행을 통해 냉각능 증진 성능 DB화 ... 30
• (1) Al2O3/water 나노유체 준비 ... 30
• (2) Al2O3/water 나노유체를 이용한 강제대류 실험을 통해 냉각능 증진 ... 30
• 3) SiC/water 나노유체를 이용한 강제대류 실험 수행을 통해 냉각능 증진 성능 DB화 ... 41
• (1) SiC/water 나노유체 준비 ... 41
• (2) SiC/water 나노유체를 이용한 강제대류 실험을 통해 냉각능 증진 ... 41
• 4) GO/water 나노유체를 이용한 강제대류 실험 수행을 통해 냉각능 증진 성능 DB화 ... 52
• (1) GO/water 나노유체 준비 ... 52
• (2) GO/water 나노유체를 이용한 강제대류 실험을 통해 냉각능 증진 ... 52
• 5) 임계건도 계산 방법 ... 63
• 4. Twisted tape을 이용한 강제대류 실험 수행을 통해 냉각능 증진 성능 DB화 ... 65
• 5. 결론 ... 70
• 참고문헌 ... 71
• 서 지 정 보 양 식 ... 73
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 74
• 끝페이지 ... 74