임계 열 유속에서의 열전달 현상 관찰

목차

1. 배경이론
1.1 비등(Boiling)
1.2 비등곡선(Boiling Curve)
1.3 뉴턴의 냉각법칙(Newton's Law of cooling)
1.4 푸리에 법칙(Fourier's law)
1.5 저항의 온도계수(Temperature coefficient of resistance)

2. 실험목적

3. 실험장치 및 실험방법

4. 실험결과

5. 결과분석
5-1. CHF 찾기
5-2. 표면온도와 중심온도 구하기
5-3. Boiling Curve 구하기

6. 추가 논의

본문내용

1. 배경이론
1.1 비등(Boiling)
[그림 ] 버블의 생성과정
끓는점 이상의 온도에서 액체의 표면과 내부에서 기화가 발생하는 현상을 비등이라고 한다. 유동의 유무에 따라 Pool boiling과 Flow boiling, 유체의 온도에 따라 Subcooled boiling과 Saturated boiling, 비등 영역에 따라 Nucleate boiling과 Film boiling으로 나뉜다. 액체에서 기체로 상변화를 이용해 훨씬 더 큰 열 전달률을 얻는 것이 가능하다.

<그 림>

고체 표면의 Cavity, Scratches, Crevices는 Nucleation center 역할을 한다. Nucleation center에서 버블이 형성되며 각도에 따라 버블의 형성 속도가 차이 나게 된다. 생성된 버블은 표면장력과 고체 표면과의 접촉면에 영향을 받으며 성장하게 된다. 고체 표면과의 접촉 면적이 작으면 열 전달이 감소하여 성장 속도가 느리다. 접촉 면적이 클수록 벽면에서의 분리가 어렵고 주변 버블과 합쳐져 기포 막을 형성한다. 버블이 성장하면서 부력이 작용하여 고체에서 분리되게 된다. 버블 분리 후 주변 유체 흐름을 교란시켜 열전달 능력에 영향을 미치며 Unwetted 접촉면에서는 강한 표면력으로 분리가 잘 되지 않는다.

1.2 비등곡선(Boiling Curve)
열전달 계수와 벽 온도와 유체의 온도차와의 관계를 일반적인 곡선의 형태로 나타낸 것을 비등곡선이라고 한다.

<그 림>

-0-A : 버블이 존재하지 않으며 액체의 자연 대류에 의한 열전달만 발생한다. A지점 (Onset of Nucleate boiling)에 도달하게 되면 버블 생성이 시작된다.
-A-B : Partial Nucleate Boiling, 가열 표면에서 작은 버블들이 형성 및 벽면에서 빠 게 분리되며 버블 발생 및 분리로 인해 열전달 능력이 향상된다.
-B-C : Nucleate Boiling, 버블 형성이 급격히 증가하여 버블 간 간섭 및 융합이 활 하게 일어나며 다량의 버블 발생으로 인한 유동 교란 및 난류가 발달한다.

참고 자료

없음