KR101170072B1 - Thermal diffusivity of nanofluid measurement equipment - Google Patents
Thermal diffusivity of nanofluid measurement equipment Download PDFInfo
- Publication number
- KR101170072B1 KR101170072B1 KR1020090118348A KR20090118348A KR101170072B1 KR 101170072 B1 KR101170072 B1 KR 101170072B1 KR 1020090118348 A KR1020090118348 A KR 1020090118348A KR 20090118348 A KR20090118348 A KR 20090118348A KR 101170072 B1 KR101170072 B1 KR 101170072B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nanofluid
- heat
- heating wire
- loop
- voltage difference
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/18—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by changes in the thermal conductivity of a surrounding material to be tested
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/10—Liquid materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
- G01K7/20—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
본 발명은 나노유체의 내부의 열확산율을 측정하는 열확산율 측정장치에 관한 것이다. 본 발명은 전원을 공급받아 나노유체의 내부에 열을 가하는 전열선, 일부분이 상기 전열선으로부터 소정간격 이격되도록 배치되어 상기 전열선으로부터 확산되는 열에 대응하여 변화되는 저항값에 근거하여 내부에 전압차가 발생되는 브릿지 회로 및 상기 브릿지 회로의 상기 전압차를 전달받아 상기 전압차를 증폭하여 출력하는 증폭부를 포함한다. 이와 같은 구성에 의해, 본 발명은 상기 나노유체의 내부에 확산되는 열을 상기 브릿지 회로 내부의 상기 전압차에 의해 검출할 수 있다.The present invention relates to a thermal diffusivity measuring apparatus for measuring the thermal diffusivity inside the nanofluid. According to the present invention, a heating wire for applying heat to the inside of the nanofluid is supplied with power, and a portion of the bridge is disposed so as to be spaced apart from the heating wire by a predetermined value based on a resistance value that changes in response to the heat diffused from the heating wire. And an amplifier configured to receive the voltage difference between the circuit and the bridge circuit and amplify and output the voltage difference. With such a configuration, the present invention can detect the heat diffused in the nanofluid by the voltage difference in the bridge circuit.
나노유체, 열확산율, 비정상열선법, 센서모듈Nanofluid, Thermal Diffusion, Unsteady Heating, Sensor Module
Description
본 발명은 열확산율 측정장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 브릿지 회로의 내부에서 발생되는 전압차를 사용하여 나노유체의 내부에서 확산되는 열을 측정하는 나노유체의 열확산율 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal diffusivity measuring apparatus, and more particularly, to a thermal diffusivity measuring apparatus of a nanofluid for measuring heat diffused inside a nanofluid using a voltage difference generated inside the bridge circuit.
일반적으로 유체는 형상이 정해지지 않아 변형이 쉽고 자유로이 흐를 수 있는 액체 또는 기체를 총칭한다. 유체는 공기조화 시스템 및 냉각장치 등의 다양한 분야에 사용된다. In general, a fluid is a general term for a liquid or gas that is undetermined and easily deformable and can flow freely. Fluids are used in various fields such as air conditioning systems and chillers.
나노유체는 물, 에틸렌글리콜 및 오일 등의 액체에 열전도가 높은 금속, 산화물, 세라믹 또는 비금속 등과 같은 나노 크기의 고상 입자를 첨가하여 유체의 열전달 및 열확산 성능을 높인 혼합유체이다. 나노유체는 뛰어난 열전달 특성으로 인해 열전달매체 또는 열제거장치 등에서 고온에서 저온으로 열을 교환해주는 열 교환 또는 열 수송용 소자로 사용된다.Nanofluids are mixed fluids that enhance the heat transfer and thermal diffusion performance of fluids by adding nanosized solid particles such as metals, oxides, ceramics or nonmetals with high thermal conductivity to liquids such as water, ethylene glycol and oils. Nanofluid is used as a heat exchange or heat transport device that exchanges heat from a high temperature to a low temperature in a heat transfer medium or a heat removal device because of its excellent heat transfer characteristics.
따라서, 나노유체는 열전도와 열확산에 의해 나노유체의 성능이 결정되기 때문에 고상 입자가 삽입되기 전 유체의 열전도 및 열확산과 고상 입자가 삽입된 나노유체의 열전도 및 열 확산이 비교되어 나노유체의 유용성을 검증받는다.Therefore, since the performance of nanofluids is determined by thermal conductivity and thermal diffusion, the thermal conductivity and thermal diffusion of the fluid before the solid particles are inserted and the thermal conductivity and thermal diffusion of the nanofluids into which the solid particles are inserted are compared to determine the usefulness of the nanofluid. Verified.
일반적으로 나노유체의 열전도 및 열확산을 측정하는 방법은 나노유체의 열전도 및 열 확산을 동시에 측정할 수 있는 비정상 열선법이 있다.In general, the method of measuring the thermal conductivity and thermal diffusion of the nanofluid has an abnormal heat wire method that can simultaneously measure the thermal conductivity and thermal diffusion of the nanofluid.
비정상 열선법은 온도의 변화에 따라 저항값이 변화되는 가느다란 열선센서가 측정되는 유체 내부에 중력방향으로 삽입된다. 이 열선센서에 순간적으로 전류가 흐르면 열선센서 자체의 온도가 상승 되고 열선센서가 삽입된 유체의 온도가 상승 된다.The unsteady hot wire method is inserted in the direction of gravity inside a fluid in which a thin hot wire sensor whose resistance value changes with temperature changes is measured. If the current flows momentarily to the heating sensor, the temperature of the heating sensor itself increases and the temperature of the fluid into which the heating sensor is inserted increases.
이때, 열선센서가 삽입된 유체의 열전도 효과가 좋으면 열선센서에 의해 발생 되는 열의 대부분은 유체 쪽으로 전달되어 열선센서의 온도상승이 작게 발생하여 열선센서 저항값의 증가량이 작고 열선센서가 삽입된 유체의 열전도 효과가 좋지 않으면 열선센서에 의해 발생 되는 열의 대부분은 열선센서에 축적되어 열선센서의 온도상승이 크게 발생하여 열선센서 저항값의 증가량이 커진다.At this time, if the heat conduction effect of the fluid inserted into the heat sensor is good, most of the heat generated by the heat sensor is transferred to the fluid, so that the temperature rise of the heat sensor is small, so that the increase in the resistance value of the heat sensor is small and If the heat conduction effect is not good, most of the heat generated by the heat sensor is accumulated in the heat sensor, so that the temperature rise of the heat sensor is large, and the increase in the resistance value of the heat sensor is increased.
즉, 측정되는 열선센서 저항값의 증가량이 적으면 유체의 열전도 효과가 좋고 열선센서 저항값의 증가량이 크면 유체의 열전도 효과가 좋지 못하다.In other words, if the amount of increase in the resistance value of the heat sensor is measured, the heat conduction effect of the fluid is good. If the amount of increase in the resistance of the heat sensor is large, the effect of heat conductivity of the fluid is not good.
이와 같은 방식을 사용하여 비정상 열선법에 의해 유체 내부의 열 확산율이 측정된다.Using this method, the thermal diffusivity inside the fluid is measured by the abnormal hot wire method.
하지만, 유체 내부의 온도 차이에 의해 열선센서에서 발생한 열이 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동되는 것이 측정되어야 하는 열확산이 열이 발생되고 온도를 측정하는 하나의 열선센서가 사용되는 비정상 열선법으로 측정되면 결과데이터에 의해 계산된 열확산율과 실제 나노유체의 열확산율이 차이가 많이 생긴다는 문제점이 있었다.However, due to the difference in temperature inside the fluid, the heat generated from the heat sensor is moved from the high to the low temperature. The heat diffusion is an abnormal hot wire method in which heat is generated and one heat sensor is used to measure the temperature. When measured, there was a problem in that the difference between the thermal diffusion rate calculated from the result data and the actual thermal diffusion rate of the nanofluid.
본 발명은 하나의 열선센서가 사용되어 나노유체내부의 열확산율을 측정하는 비정상열선법에서 생길 수 있는 실험결과 데이터에 의해 계산되는 나노유체의 열확산율과 실제 나노유체의 열확산율의 오차를 줄일 수 있는 나노유체의 열확산율 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention can reduce the error of the thermal diffusivity of the nanofluid and the actual thermal diffusivity of the nanofluid, which is calculated by the experimental result data that can be generated by the unsteady heating method that measures the thermal diffusivity inside the nanofluid by using a single heat ray sensor. An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the thermal diffusivity of nanofluids.
본 발명의 나노유체의 열확산율 측정장치는 전원을 공급받아 나노유체의 내부에 삽입되어 열을 가하는 전열선; 일부분이 상기 전열선으로부터 소정간격 이격되도록 배치되어 상기 전열선으로부터 확산되는 열에 대응하여 변화되는 저항값에 근거하여 내부에 전압차가 발생되는 브릿지 회로; 및 상기 브릿지 회로의 상기 전압차를 전달받아 상기 전압차를 증폭하여 출력하는 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for measuring the thermal diffusivity of the nanofluid of the present invention comprises: a heating wire that receives heat and is inserted into the nanofluid to apply heat; A bridge circuit having a portion spaced apart from the heating wire by a predetermined distance and generating a voltage difference therein based on a resistance value changed corresponding to the heat diffused from the heating wire; And an amplifier receiving the voltage difference of the bridge circuit and amplifying and outputting the voltage difference.
여기서 상기 브릿지 회로는 상기 전열선으로부터 확산되는 열에 대응하여 저항값이 변화되는 상기 열감지부와 제 1 고정저항이 직렬로 연결되어 있는 제 1 루프 및 제 2 고정저항과 가변저항이 직렬로 연결된 제 2 루프를 포함하며 상기 제 1 루프와 제 2 루프는 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.The bridge circuit may include a first loop in which a resistance value is changed in response to heat spread from the heating wire, a first loop in which a first fixed resistor is connected in series, and a second loop in which a second fixed resistor and a variable resistor are connected in series. And a first loop and a second loop are connected in parallel.
또한, 상기 열감지부는 상기 전열선에 대응되게 상기 나노유체의 내부에 삽이되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat sensing unit is characterized in that the insertion in the interior of the nano-fluid corresponding to the heating wire.
여기서, 상기 열감지부는 상기 전열선으로부터 확산되는 열에 비례하여 저항값이 증가되는 것을 특징으로 한다.Here, the heat sensing unit is characterized in that the resistance value is increased in proportion to the heat diffused from the heating wire.
또한, 상기 제 1 루프와 제 2 루프 사이의 상기 전압차는 상기 열감지부의 저항값에 비례하여 증가되는 것을 특징으로 한다.The voltage difference between the first loop and the second loop is increased in proportion to the resistance of the heat sensing unit.
본 발명의 열확산 측정장치에 따르면 나노유체에 열을 가하는 전열선과 열발생부에서 일정거리만큼 떨어진 부분의 나노유체의 내부온도를 측정하는 브릿지회로를 사용함으로써 나노유체의 내부에 열이 확산 되는 것을 정확하게 측정하여 실험결과 데이터에 의해 계산되는 나노유체의 열확산율과 실제 나노유체의 열확산율의 오차를 줄일 수 있다.According to the thermal diffusion measuring apparatus of the present invention, it is possible to precisely spread heat inside the nanofluid by using a heating circuit that applies heat to the nanofluid and a bridge circuit that measures the internal temperature of the nanofluid at a portion away from the heat generator. It is possible to reduce the error between the thermal diffusion rate of the nanofluid and the actual thermal diffusion rate of the nanofluid, which is calculated by the experimental data.
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체의 열확산 측정장치에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus for measuring heat diffusion of a fluid according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노유체의 열확산율 측정장치(100)를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노유체의 열확산율 측정장치(100)는 전열선(110), 온도검출부(120) 및 증폭부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
전열선(110)은 실험용기(10)에 수용된 나노유체(11)의 내부에 열을 가하기 위한 것으로, 나노유체(11) 내부에 삽입되며 제 1 전원공급부(111)로부터 공급되는 전기에너지를 열에너지로 전환시켜 열을 발생시킨다.The
또한, 전열선(110)은 열 전도성이 좋은 백금선 또는 텅스텐선 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the
제 1 전원공급부(111)는 전열선(110)에 전원을 공급하기 위한 것으로, 전열선(110)에 연결된다.The
또한, 측정장치(100)는 전열선(110)으로 인가되는 전원을 선택적으로 차단할 수 있는 스위치(112)와 나노유체(11)의 내부에 삽입된 전열선(110)에서 발생되는 열량을 간접적으로 계산하기 위해 전열선(110)에 직렬로 연결되는 열량측정저항(113)을 더 포함할 수 있다.In addition, the
브릿지 회로(120)는 유체(11) 내부에 확산되는 열을 감지하기 위한 것으로, 제 1 루프(121) 및 제 2 루프(124)를 포함하며 제 1 루프(121)와 제 2 루프(124)는 병렬로 연결되어 있다.The
제 1 루프(121)는 열감지부(122)와 제 1 고정저항(123)이 직렬로 연결되어 있다.In the
열감지부(122)는 전열선(110)으로부터 확산되는 열에 대응하여 저항값이 변화되는 것으로, 전열선(110)에 평행하게 나노유체(11)에 삽입되어 나노유체(11)의 내부에서 전열선(110)으로부터 확산되는 열에 비례하여 저항값이 증가된다.The
또한, 열감지부(122)는 전열선(110)에서 발생되는 열을 효과적으로 전달받기 위하여 전열선(110)과 일치하는 형상인 것이 바람직하고, 열 전도성이 좋은 백금선 또는 텅스텐선 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the
제 2 루프(124)는 제 2 고정저항(125)과 가변저항(126)이 직렬로 연결되어 있다.In the
가변저항(126)은 열감지부(122)가 나노유체(11)의 내부에 삽입될 때 나노유체(11)의 기본 온도에 의해 변화되는 저항값에 대응하여 전압값이 변화되어 제 1 루프(121)의 열감지부(122)와 제 1 고정저항(123) 사이의 제 1 노드(121a)에 걸리는 전압과 제 2 루프(124)의 제 2 고정저항(125)과 가변저항(126) 사이의 제 2 노드(124a)에 걸리는 전압을 동일하게 하여 증폭부(128)로 전류가 흐르지 못하게 한다.The
제 1 노드(121a)에 걸리는 전압과 제 2 노드(124a)에 걸리는 전압은 나노유체(11)의 온도가 변화되지 않으면 평형을 이루고 있다가 나노유체(11)의 온도가 전열선(110)에 의해 변화되면 제 1 노드(121a)에 걸리는 전압과 제 2 노드(124a)에 걸리는 전압에 차이가 생겨 증폭부(130)로 전류가 흐른다.The voltage applied to the
즉, 열감지부(122)가 나노유체(11)의 내부온도에 비례하여 저항값이 증가되면 제 1 노드(121a)에 걸리는 전압이 증가하게 되고, 제 1 노드(121a)에 걸리는 전압과 제 2 노드(124a)에 걸리는 전압의 차이가 증가하게 된다.That is, when the resistance of the
증폭부(130)는 브릿지 회로(120) 내부에서 생기는 전압차를 증폭하기 위한 것으로, 일측이 브릿지 회로(120)에 연결되어 제 1 노드(126)와 제 2 노드(127)에 걸리는 전압을 비반전단자와 반전단자로 전달받아 증폭하며 타측이 별도의 표시부재, 즉 데이터 기록계(12) 또는 오실로스코프 등에 연결되어 온도값을 출력한다.The
열확산 측정장치(100)는 브릿지 회로(120) 및 증폭부(130)에 전원을 공급하는 제 2 전원공급부(140)를 더 포함할 수 있다.The thermal
또한, 열확산 측정장치(100)는 나노유체(11)에 삽입되는 전열선(110)과 열감지부(122)의 위치를 고정시키고 다른 장치들을 보호하기 위한 보호케이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the thermal
보호케이스는 중공형 직육면체 형상인 것이 바람직 한다.The protective case is preferably a hollow rectangular parallelepiped shape.
보호케이스는 보호케이스의 중공부분에 전열선(110)과 열감지부(122)가 노출되어 전열선(110)과 열감지부(122)의 위치를 고정시킬 수 있고 전열선(110)과 열감지부(122)에 연결된 다른 장치부분들이 보호케이스의 내부에 삽입되어 다른 장치부분들이 나노유체에 노출되는 것을 방지할 수 있다.The protective case is exposed to the
상술한 본 발명의 열확산 측정장치(100)에 의해 얻어지는 측정값과 이론값을 비교하면 다음과 같다.Comparing the measured value and the theoretical value obtained by the thermal
전열선(110)으로부터 거리 r만큼 떨어진 위치의 나노유체(11) 내부온도상승 은 다음과 같이 표시된다.The temperature rise inside the
(1) (One)
여기서, α는 열확산율이고 k는 열전도율이고 q는 단위길이당 발생열량을 나타낸다. 이 식에서 함수 E1을 수학 소프트웨어를 사용하여 구하면 다음과 같이 표시된다.Where α is the thermal diffusion rate, k is the thermal conductivity, and q is the amount of heat generated per unit length. In this equation, the function E 1 can be found using mathematical software:
(2) (2)
여기서 r은 전열선(110)과 열감지부(122) 사이의 간격으로 대략 3mm이고 엔진오일의 열확산율은 0.859*10-7이므로, 시간에 따른 변수 r2/4αt을 나타내면 다음과 같이 표시된다.Here, r is approximately 3 mm in the interval between the
(4) (4)
이때, 15초 이후에는 나노유체(11) 내부에서 부력에 의한 유동이 발생 되어 열 확산율의 측정이 불가능하기 때문에 본 장치가 이용되어 측정된 측정값은 대략 15초까지의 데이터만 사용된다.At this time, since 15 seconds after the buoyancy flow is generated in the nanofluid 11 it is impossible to measure the thermal diffusivity, the measured value measured using this device is used only up to approximately 15 seconds of data.
열감지부(122)는 유체(11) 내부에서 대략 12.963Ω이며 제 1 고정저항(123)은 2kΩ이다. 제 2 고정저항(125)은 10kΩ이며 가변저항(126)은 1kΩ의 범위에서 조절된다.The
전열선(110)에서 열이 발생 되기 전 브릿지 회로(120)가 균형을 이루는 상태 의 가변저항(126)의 저항값은 64.815Ω이다. 브릿지 회로(120)의 특징은 제 1 고정저항(123)의 저항값이 열감지부(122)의 저항값보다 매우 큰 것이다. 온도상승에 따른 저항값의 변화는 다음과 같이 표시된다.The resistance of the
(5) (5)
여기서 Rt는 열감지부(122)의 저항값이고 Rt0는 열감지부(122)의 원래 저항값이다. 이때, 온도상승이 크게 나타나는 엔진오일에서도 15초 동안 변화되는 온도는 1℃정도가 변화된다. 이와 같이 나노유체(11)의 내부온도의 1℃ 온도상승에 따라 변화되는 열감지부(122)의 저항값은 0.047Ω(=12.023*0.0039092*1)이다. 열감지부(122)가 포함된 제 1 루프(121)의 총 저항값은 나노유체(11)의 온도가 21℃인 경우 2012.963Ω(=2000Ω+12.963Ω)이고 나노유체(11)의 온도가 1℃ 상승되어 22℃인 경우 2013.01Ω(=2000Ω+13.963Ω+0.047Ω)이다. 따라서, 15V가 브릿지 회로(120)에 인가되면 나노유체(11)의 온도가 21℃인 경우 열감지부(122)가 포함된 제 1 루프(121)에 흐르는 전류는 7.4517mA이고 나노유체(11)의 온도가 1℃ 상승되어 22℃인 경우 열감지부(122)가 포함된 제 1 루프(121)에 흐르는 전류는 7.4515mA가 된다. 따라서 저항값의 크기가 작게 변화되는 경우 브릿지 회로(121)에는 거의 일정한 전류가 흐르게 되고 전류가 일정하므로 열감지부(122)의 저항값 증가되면 제 1 노드(121)에 걸리는 전압이 증가되고, 제 1 루프(121)와 제 2 루프(124) 사이의 전압차가 증가한다. 제 1 루프(121)와 제 2 루프(124) 사이의 전압차의 변화량과 온도의 변화량은 다음과 같이 표시된다.Where R t is the resistance value of the
(6) (6)
전압차의 변화량과 온도의 변화량은 비례하여 증가하므로 위의 식 (4)를 나노유체(11)의 질량과 열확산율 그리고 전열선(110)과 열감지부(122) 사이의 간격 등의 상수를 고려하면 다음과 같이 표시된다.Since the amount of change in voltage and the amount of change in temperature increase in proportion, the equation (4) above is taken into account the constants such as the mass and thermal diffusion rate of the nanofluid 11 and the spacing between the
(7) (7)
(7)을 변형하면 다음과 같이 표시된다.If (7) is modified, it is displayed as follows.
(8) (8)
여기서 위의 식 (8)에 새로운 변수를 대입하면 다음과 같이 표시된다.Here, assigning a new variable to Equation (8) above will display:
(9) (9)
위의 식(9)에 의해 브릿지 회로(120)의 내부 전압 상승 대비 시간 데이터(이하 '실험데이터'로 칭함)가 적절한 변환과정을 통하여 일차 함수의 식으로 곡선맞춤 될 수 있다. 위의 식 (7)에서 C2가 열확산율의 정보를 가지고 있고, 일차함수로 변형된 위의 식 (9)에서 A가 C2를 나타낸다. 측정된 실험데이터를 이용하여 계수 C2를 구하는 과정은 먼저 전압신호에 로그를 취하고, 다음으로 시간의 역수를 구하고 구해진 시간의 역수에 음수를 붙이고, 도 2에 나타낸 나노유체의 열확산율 측정장치(100)에 의해 구해진 심험데이터를 곡선맞춤을 통해 직선으로 표시하여 직선의 기울기를 구한다.According to Equation (9), time data (hereinafter, referred to as 'experimental data') of the internal voltage rise of the
엔진오일과 글리세린에 대한 전압변화데이터에 변환과정을 적용하여 최종적으로 열확산계수를 구하는 과정에서 C2는 다음과 같다.In applying the conversion process to the voltage change data for the engine oil and glycerin, C 2 is as follows.
(10) 10
따라서 열확산율 α는 다음과 같이 표시된다.Therefore, the thermal diffusivity α is expressed as follows.
(11) (11)
r에 전열선(110)과 열감지부(122) 사이의 간격인 3mm가 대입되고, 도 3에 나타난 엔진오일 실험결과가 곡선맞춤을 통해 직선으로 변화된 그래프의 직선의 기울기 33.26이 위의 식(11)에 대입되어 열확산율이 계산되면 다음과 같다.3 mm, the interval between the
엔진오일의 열확산율인 0.859*10-7과 실험을 통해 측정된 측정값을 비교하면 0.6%(=(0.854-0.859)*100/0.859)의 오차를 가지는 것을 알 수 있다.If we compare 0.859 * 10 -7 , the thermal diffusivity of the engine oil, and the measured values measured through the experiment, we can see that it has an error of 0.6% (= (0.854-0.859) * 100 / 0.859).
도 4에 나타난 글리세린 실험결과가 곡선맞춤을 통해 직선으로 변화된 그래프의 직선의 기울기 30.862가 위의 식(11)에 대입되어 열확산율이 계산되면 다음과 같다.The slope of the straight line 30.862 of the graph changed into a straight line through curve fitting is substituted into Equation (11), and the thermal diffusivity is calculated as follows.
글리세린의 열확산율인 0.935*10-7과 실험을 통해 측정된 측정값을 비교하면 1.6%(=(0.920-0.935)*100/0.935)의 오차를 가지는 것을 알 수 있다.Comparing the measured thermal diffusivity of 0.935 * 10 -7 with the measured value of the experiment, it can be seen that the error is 1.6% (= (0.920-0.935) * 100 / 0.935).
즉, 나노유체(11)의 이론에 따른 열확산율과 실험을 통해 측정된 열확산율의 오차가 거의 없는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that there is almost no error in the thermal diffusivity measured through the experiment and the thermal diffusivity according to the theory of the nanofluid 11.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 유체의 열확산 측정장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.As mentioned above, although the apparatus for measuring heat diffusion of the fluid of the present invention has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that modifications, changes, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노유체의 열확산율 측정장치를 나타내는 개략도;1 is a schematic view showing an apparatus for measuring the thermal diffusivity of nanofluids according to an embodiment of the present invention;
도 2는 나노유체의 열확산율 측정장치에 의해 구해진 엔진오일 및 글리세린의 전압변화 데이터;Figure 2 is the voltage change data of the engine oil and glycerin obtained by the device for measuring the thermal diffusivity of the nanofluid;
도 3은 엔진오일의 실험결과가 곡선맞춤을 통해 직선으로 변화된 직선의 그래프; 및3 is a graph of a straight line in which the experimental result of the engine oil is changed into a straight line through curve fitting; And
도 4는 글리세린의 실험결과가 곡선맞춤을 통해 직선으로 변화된 직선의 그래프;이다.4 is a graph of a straight line in which the experimental result of glycerin is changed into a straight line through curve fitting;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 실험용기 11: 나노유체10: Experimental container 11: Nanofluid
12: 데이터 기록계 100: 열확산율 측정장치12: data recorder 100: thermal diffusivity measuring device
110: 전열선 111: 제 1 전원공급부110: heating wire 111: first power supply unit
112: 스위치 113: 열량측정저항112: switch 113: calorimetric resistance
120: 브릿지 회로 121: 제 1 루프120: bridge circuit 121: first loop
121a: 제 1 노드 122: 열감지부121a: first node 122: thermal sensing unit
123: 제 1 고정저항 124: 제 2 루프123: first fixed resistor 124: second loop
124a: 제 2 노드 125: 제 2 고정저항124a: second node 125: second fixed resistor
126: 가변저항 130: 증폭부126: variable resistance 130: amplifier
140: 제 2 전원공급부140: second power supply unit
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090118348A KR101170072B1 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Thermal diffusivity of nanofluid measurement equipment |
PCT/KR2010/003768 WO2011068293A1 (en) | 2009-12-02 | 2010-06-11 | Apparatus for measuring thermal diffusivity in a nanofluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090118348A KR101170072B1 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Thermal diffusivity of nanofluid measurement equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110061835A KR20110061835A (en) | 2011-06-10 |
KR101170072B1 true KR101170072B1 (en) | 2012-07-31 |
Family
ID=44115120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090118348A KR101170072B1 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Thermal diffusivity of nanofluid measurement equipment |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101170072B1 (en) |
WO (1) | WO2011068293A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101984236B1 (en) * | 2017-07-04 | 2019-09-03 | 한국과학기술원 | Method and apparatus for measuring heat transfer performance of fluid |
CN110411608B (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-19 | 瑞纳智能设备股份有限公司 | Correction method and system for temperature measurement error of single-live-wire switch |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5025277A (en) | 1973-06-08 | 1975-03-17 | ||
JPS56140246A (en) | 1980-04-03 | 1981-11-02 | Japan Atom Energy Res Inst | Measuring equipment of rate of heat doffusion for fluid |
JPH11326251A (en) | 1998-05-08 | 1999-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Apparatus and method for measuring thermal diffusion coefficient |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4059006A (en) * | 1975-12-22 | 1977-11-22 | Showa Industries Co., Ltd. | Liquid quality-evaluating apparatus |
US5587520A (en) * | 1995-09-29 | 1996-12-24 | Hewlett-Packard Company | Thermal conductivity detector |
KR100356994B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-10-18 | 한국과학기술원 | Thermal conductivity detecting method for fluid and gas |
EP2009431A1 (en) * | 2006-03-28 | 2008-12-31 | Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd | Fluid identifying device and fluid identifying method |
-
2009
- 2009-12-02 KR KR1020090118348A patent/KR101170072B1/en active IP Right Grant
-
2010
- 2010-06-11 WO PCT/KR2010/003768 patent/WO2011068293A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5025277A (en) | 1973-06-08 | 1975-03-17 | ||
JPS56140246A (en) | 1980-04-03 | 1981-11-02 | Japan Atom Energy Res Inst | Measuring equipment of rate of heat doffusion for fluid |
JPH11326251A (en) | 1998-05-08 | 1999-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Apparatus and method for measuring thermal diffusion coefficient |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110061835A (en) | 2011-06-10 |
WO2011068293A1 (en) | 2011-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3938384A (en) | Mass flow meter with reduced attitude sensitivity | |
US6883369B1 (en) | Sensor and method of measuring mass flow non-intrusively | |
KR102082170B1 (en) | Liquid level detection circuit, liquid level meter, container provided with liquid level meter, and vaporizer using container | |
Ferreira et al. | Hot-wire anemometer with temperature compensation using only one sensor | |
Michalski et al. | Comparison of two surface temperature measurement using thermocouples and infrared camera | |
KR101170072B1 (en) | Thermal diffusivity of nanofluid measurement equipment | |
JPS6150028A (en) | Solid-state type temperature measuring device for fluid and device utilizing said temperature measuring device | |
CN112384775A (en) | Thermometer with diagnostic function | |
US20230147830A1 (en) | Coupling adapter for a thermometer | |
US20240053209A1 (en) | Thermometer with a diagnostic function | |
JP2007059462A (en) | Method of evaluating characteristics of thermoelectric element | |
SE433007B (en) | DEVICE FOR DETECTING THE EXISTENCE OF AN INCOMPATIBLE PROMOTING LIQUID ON THE SURFACE OF ANOTHER LIQUID | |
EP1705463B1 (en) | Sensing device for measuring a fluid flow and a liquid level | |
US11579026B2 (en) | Testing method for non-invasive temperature measuring instruments | |
US7347092B1 (en) | Apparatus and method for fluid flow measurement | |
US6553828B1 (en) | Cooled dual element thermocouple computer and flow velocity measurement method | |
KR20070115480A (en) | Apparatus for measuring mass flow of thermal type | |
Ferreira et al. | Fluid temperature compensation in a hot wire anemometer using a single sensor | |
Lee et al. | Temperature compensation of hot-wire anemometer with photoconductive cell | |
KR100356994B1 (en) | Thermal conductivity detecting method for fluid and gas | |
EP0161906A2 (en) | Improvements relating to solid-state anemometers and temperature gauges | |
RU2761932C1 (en) | Method for measuring the flow rate of a fluid medium and apparatus for implementation thereof | |
CA1251948A (en) | Improvements relating to solid state anemometers and temperature gauges | |
RU2017089C1 (en) | Method of temperature measurement | |
CN114787599A (en) | Thermometer with diagnostic function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150715 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161118 Year of fee payment: 18 |