KR101980832B1 - Manufacturing method of structure assembly for enhancing of condensation and Apparatus for measuring heat transfer characteristics of structure assembly for enhancing of condensation - Google Patents

Manufacturing method of structure assembly for enhancing of condensation and Apparatus for measuring heat transfer characteristics of structure assembly for enhancing of condensation Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a condensation promoting structure capable of promoting condensation heat transfer performance, a method of manufacturing the condensation promoting structure, and an apparatus for measuring heat transfer characteristics of the condensation promoting structure. To this end, the present invention provides the condensation promoting structure comprising: a porous coating layer coated on the surface of the base material to widen the heat transfer area on the surface of the base material; and a hydrophobic coating layer coated on an outer surface of the porous coating layer to form droplets so that saturated vapor is dropwise condensed, the hydrophobic coating layer containing second particles having a size smaller than the size of the first particles contained in the porous coating layer.

Description

응축촉진 구조물의 제조방법 및 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치{Manufacturing method of structure assembly for enhancing of condensation and Apparatus for measuring heat transfer characteristics of structure assembly for enhancing of condensation}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a condensation accelerating structure and a method of measuring heat transfer characteristics of a condensation accelerating structure,

본 발명은 응축촉진 구조물, 응축촉진 구조물의 제조방법 및 응축촉진 구조물의 열전달 특성 측정장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 응축 열전달 성능을 촉진시킬 수 있는 응축촉진 구조물, 응축촉진 구조물의 제조방법 및 응축촉진 구조물의 열전달 특성 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a condensation facilitating structure, a method of manufacturing a condensation promoting structure, and an apparatus for measuring heat transfer characteristics of a condensation promoting structure. More specifically, the present invention relates to a condensation promoting structure capable of promoting condensation heat transfer performance, To an apparatus for measuring heat transfer characteristics of an accelerating structure.

일반적으로 응축은 일정 압력에서 온도의 냉각으로 인하여 기체가 액체로 변화하거나, 일정 온도에서 압력의 상승으로 인하여 기체가 액체로 변화하는 현상을 의미한다.Generally, condensation refers to a phenomenon in which a gas changes into a liquid due to cooling of a temperature at a certain pressure, or a gas changes into a liquid due to a rise in pressure at a certain temperature.

응축 열전달이란 증기가 액상으로 상변화를 일으키면서 열을 전달하는 현상으로, 증기가 주어진 압력의 포화 온도 이하로 냉각될 경우에 발생한다. 이러한 응축 현상에 의한 액적의 생성은 증기내에서의 균질 핵생성(homogeneous nucleation)과 이물질 주위에서 생성되는 이질 핵생성(heterogeneous nucleation)으로 구분된다. Condensation heat transfer is a phenomenon in which steam transfers heat while causing a phase change to a liquid phase, which occurs when the steam is cooled below the saturation temperature of a given pressure. The generation of droplets by such condensation is divided into homogeneous nucleation in the vapor and heterogeneous nucleation generated around the foreign material.

이러한 응축 현상은 비가 생성되는 과정과 같은 자연 현상에서부터, 목욕실 벽면의 물방울 맺힘과 같은 주위의 생활에서까지 많이 관찰될 수 있다. 냉장고, 에어콘 등의 가전용품에서부터 발전소의 터빈을 돌린 후 증기를 응축시키기 위한 응축기(condenser)까지 가정과 산업체에 다양하게 이용되고 있다These condensation phenomena can be observed from natural phenomena such as the process of rain generation to the surrounding life such as the formation of water droplets on the wall of the bath room. Refrigerators, and air conditioners, and condensers for condensing steam after turning a turbine of a power plant are widely used in homes and industries

열교환장치에 있어서 기체의 응축이 빠른 시간내에 발생하면 열전달의 속도가 증가하게 되어 열전달 성능이 향상되게 된다.In the heat exchanger, when the condensation of the gas occurs within a short period of time, the heat transfer rate is increased and the heat transfer performance is improved.

도 1은 종래기술에 따른 액체의 응축과정을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하여, 종래기술에 따른 응축을 통한 열전달 과정을 설명하면 다음과 같다.1 is a view showing a condensation process of a liquid according to the prior art. Referring to FIG. 1, the heat transfer process through condensation according to the related art will be described as follows.

파이프 또는 평판 등의 모재(1)의 표면은 인접하는 포화수증기(3)보다 낮은 온도를 가지고 있기 때문에 포화수증기(3)가 상기 모재(1)의 표면상에서 응축된다.Since the surface of the base material 1 such as a pipe or a flat plate has a lower temperature than the adjacent saturated water vapor 3, the saturated water vapor 3 condenses on the surface of the base material 1.

이때, 일정시간이 경과하면, 상기 포화수증기(3)는 상기 모재(1)의 표면상에 얇은 액막(2)을 형성하게 된다. 상기 액막(2)은 상기 모재(1)의 하부로 이동하게 되고, 상기 모재의 주변에 있는 포화수증기(3)가 지속적으로 응축된다.At this time, when a predetermined time has elapsed, the saturated water vapor 3 forms a thin liquid film 2 on the surface of the base material 1. The liquid film 2 moves to the lower portion of the base material 1 and the saturated water vapor 3 around the base material is continuously condensed.

그러나, 상기 모재(1)의 표면상에 액막(2)이 형성된 이후에는 상기 포화수증기(3)가 상기 모재(1)의 표면과 직접적으로 접촉하지 못하게 되어 응축되는 속도가 느려지게 된다. However, after the liquid film 2 is formed on the surface of the base material 1, the saturated water vapor 3 does not directly contact the surface of the base material 1, and the rate of condensation is slowed down.

다시 말하면, 상기 액막(2)은 상기 모재(1)의 표면과 상기 포화수증기(3) 사이에서 하나의 열저항으로 작용하게 되어 열전달 성능이 떨어지게 된다.In other words, the liquid film 2 acts as one thermal resistance between the surface of the base material 1 and the saturated water vapor 3, thereby deteriorating the heat transfer performance.

최근에는 응축을 통한 열전달 성능을 향상시키기 위하여 다양한 연구들이 수행되고 있다. Recently, various studies have been conducted to improve heat transfer performance through condensation.

대한민국 공개특허공보 제10-2006-0036169호(발명의 명칭: 응축과 비등에 의해 시험관의 열전달을 측정하는 실험장치, 공개일: 2006.4.28)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0036169 (entitled: Experimental Apparatus for Measuring Heat Transfer in Test Tubes by Condensation and Boiling, Open: 2006.4.28)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 응축 열전달 성능을 촉진시킬 수 있는 응축촉진 구조물 및 응축촉진 구조물의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a condensation promoting structure capable of promoting condensation heat transfer performance and a method of manufacturing a condensation promoting structure.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 간단하게 측정할 수 있는 응축촉진 구조물의 열전달 특성 측정장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for measuring a heat transfer characteristic of a condensation promoting structure capable of simply measuring a heat transfer characteristic of a condensation promoting structure.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 모재의 표면상에서의 열전달 면적을 넓히기 위하여 상기 모재의 표면상에 코팅되는 다공성 코팅층; 그리고, 포화증기가 드롭와이즈(dropwise) 응축되도록 액적을 형성하기 하기 위하여 상기 다공성 코팅층의 외측면에 코팅되되, 상기 다공성 코팅층에 함유된 제1 입자의 크기보다 작은 크기를 갖는 제2 입자들을 함유한 소수성 코팅층을 포함하며, 상기 제1 입자의 크기 및 상기 제2 입자의 크기는 상기 액적의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 응축촉진 구조물을 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a porous coating layer coated on a surface of a base material to widen a heat transfer area on a surface of the base material; And a second coating layer coated on the outer surface of the porous coating layer to form a droplet so that the saturated vapor is condensed dropwise, the second coating layer containing second particles having a size smaller than the size of the first particles contained in the porous coating layer And a hydrophobic coating layer, wherein the size of the first particle and the size of the second particle are smaller than the size of the droplet.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 따른 응축촉진 구조물을 제조하기 위한 응축촉진 구조물의 제조방법에 있어서, 상기 모재의 표면에 상기 다공성 코팅층을 형성하는 다공성 코팅층 형성단계; 그리고, 상기 다공성 코팅층의 표면에 상기 소수성 코팅층을 형성하는 소수성 코팅층 형성단계를 포함하며, 상기 제1 입자는 금속입자이며, 상기 제1 입자의 크기는 마이크로 스케일을 가지고, 상기 제2 입자의 크기는 나노 스케일을 가지는 것을 특징으로 하는 응축촉진 구조물의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a condensation promoting structure for manufacturing a condensation promoting structure, comprising: forming a porous coating layer on a surface of a base material; And forming a hydrophobic coating layer on the surface of the porous coating layer, wherein the first particle is a metal particle, the size of the first particle is a microscale, the size of the second particle is Wherein the condensation accelerating structure has a nanoscale.

상기 다공성 코팅층 형성단계는 상기 모재의 표면에 상기 제1 입자들을 포함하는 다공성 코팅층 형성재료를 충진하는 단계와, 상기 다공성 코팅층 형성재료가 충진된 모재을 소결로에 넣고 소결시키는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the porous coating layer may include filling the surface of the base material with a porous coating layer forming material containing the first particles, and sintering the base material filled with the porous coating layer forming material into a sintering furnace.

상기 소수성 코팅층 형성단계는 비정질 불소체(amorphous fluoroplastics)를 퍼플루오로헥산(Perfluorohexane)에 녹여 코팅용액을 제조하는 단계와, 상기 코팅용액을 상기 다공성 코팅층의 외측면에 분사하여 제1 코팅구조물을 제조하는 단계와, 상기 제1 코팅구조물을 가열로에서 가열하는 단계를 포함할 수 있다.The hydrophobic coating layer is formed by dissolving amorphous fluoroplastics in perfluorohexane to prepare a coating solution, spraying the coating solution onto the outer surface of the porous coating layer to form a first coating structure , And heating the first coating structure in a heating furnace.

상기 응축촉진 구조물의 제조방법의 다른 실시 형태로, 상기 다공성 코팅층 형성단계는 소듐 클로라이트(sodium chlorite)와, 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)와, 초순수를 혼합하여 제1 혼합용액을 형성하는 단계와, 상기 제1 혼합용액에 상기 모재을 담구어 상기 모재의 표면을 산화시켜 상기 다공성 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In another embodiment of the method for manufacturing a condensation accelerating structure, the porous coating layer forming step comprises mixing sodium chlorite, sodium hydroxide, and ultrapure water to form a first mixed solution And a step of immersing the base material in the first mixed solution to oxidize the surface of the base material to form the porous coating layer.

상기 소수성 코팅층 형성단계는 1-옥타데칸티올(1-Octadecanethiol)을 에탄올(ethanol)에 녹여 제2 혼합용액을 형성하는 단계와, 상기 다공성 코팅층이 형성된 모재을 상기 제2 혼합용액에 일정시간 담그는 단계를 포함할 수 있다.The hydrophobic coating layer is formed by dissolving 1-octadecanethiol in ethanol to form a second mixed solution, and dipping the base material in which the porous coating layer is formed in the second mixed solution for a predetermined time. .

본 발명의 또 다른 실시 형태로, 본 발명은 응축촉진 구조물의 열전달특성을 측정하기 위한 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치에 있어서, 액체가 수용되는 액체수용챔버; 상기 액체를 가열하기 위하여 상기 액체수용챔버에 착탈가능하게 결합되는 히터유닛; 상기 액체수용챔버의 상부에 배치되어, 상기 액체수용챔버에서 기화된 기체가 수용되는 기체수용챔버; 상기 액체수용챔버와 상기 기체수용챔버를 연결하는 연결유로; 상기 기체수용챔버의 일측면상에 배치되어, 상기 응축촉진 구조물을 갖는 측정대상블럭; 상기 측정대상블럭상의 특정위치에 배치되어 상기 측정대상블럭의 특정위치에서의 온도를 측정하는 온도측정유닛; 상기 온도측정유닛에서 측정된 상기 특정위치에서의 온도를 바탕으로 상기 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 산출하는 제어유닛을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring heat transfer characteristics of a condensation promoting structure for measuring heat transfer characteristics of a condensation promoting structure, the apparatus comprising: a liquid containing chamber in which liquid is contained; A heater unit detachably coupled to the liquid containing chamber for heating the liquid; A gas accommodation chamber disposed above the liquid accommodation chamber, the gas accommodation chamber receiving vaporized gas in the liquid accommodation chamber; A connection passage connecting the liquid accommodation chamber and the gas accommodation chamber; A measurement target block disposed on one side of the gas accommodation chamber and having the condensation promoting structure; A temperature measurement unit disposed at a specific position on the measurement target block and measuring a temperature at a specific position of the measurement subject block; And a control unit for calculating a heat transfer characteristic of the condensation promoting structure based on the temperature at the specific position measured by the temperature measuring unit.

상기 열전달 특성 측정장치는 상기 측정대상블럭상에 배치되어 상기 측정대상블럭상의 포인트들의 온도가 상기 기체수용챔버로부터 떨어진 거리에 따라 일정한 값을 가지도록 하기 위하여 상기 측정대상블럭의 온도를 조절하는 온도조절유닛을 더 포함할 수 있다.Wherein the heat transfer characteristic measuring device is disposed on the measurement target block and includes a temperature adjustment unit for adjusting a temperature of the measurement target block so that the temperature of the points on the measurement target block has a constant value depending on a distance from the gas accommodation chamber Unit. ≪ / RTI >

상기 온도측정유닛은 상기 기체수용챔버에서 상기 측정대상블럭으로의 방향을 나타내는 제1 방향으로 상기 소수성 코팅층으로부터 제1 설정거리 만큼 떨어져 배치되는 제1 온도센서 어레이와, 상기 제1 온도센서 어레이로부터 상기 제1 방향으로 상기 제1 설정거리 만큼 떨어져 배치되는 제2 온도센서 어레이를 포함할 수 있다.Wherein the temperature measurement unit comprises: a first temperature sensor array disposed at a first predetermined distance from the hydrophobic coating layer in a first direction indicating a direction from the gas accommodation chamber to the measurement target block; And a second temperature sensor array disposed at a first predetermined distance in a first direction.

상기 제어유닛은 상기 제1 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제1 온도데이터들과, 상기 제2 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제2 온도데이터들을 바탕으로 상기 소수성 코팅층에서의 벽면온도를 산출할 수 있다.The control unit may calculate the wall surface temperature in the hydrophobic coating layer based on the first temperature data obtained from the first temperature sensor array and the second temperature data obtained from the second temperature sensor array.

또한, 상기 제어유닛은 상기 상기 제1 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제1 온도데이터들과, 상기 제2 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제2 온도데이터들을 바탕으로 상기 기체에서 상기 측정대상블럭으로 이동하는 열유속을 산출할 수 있다.The control unit calculates a heat flux moving from the gas to the measurement target block based on the first temperature data obtained from the first temperature sensor array and the second temperature data obtained from the second temperature sensor array can do.

또한, 상기 제어유닛은 상기 벽면온도 및 상기 열유속을 바탕으로 응축촉진 구조물의 표면에서의 열전달 계수를 산출할 수 있다.Further, the control unit may calculate the heat transfer coefficient at the surface of the condensation promoting structure based on the wall surface temperature and the heat flux.

본 발명에 따른 응축촉진 구조물, 응축촉진 구조물의 제조방법 및 응축촉진 구조물의 열전달 특성 측정장치는 다음과 같은 효과가 있다.The condensation acceleration structure, the method of manufacturing the condensation acceleration structure, and the apparatus for measuring the heat transfer property of the condensation acceleration structure according to the present invention have the following effects.

첫째, 모재의 표면에 다공성 코팅층을 형성하여 열전달 표면적으로 넓히고, 다공성 코팅층의 표면에 소수성 코팅층을 형성하여 액적형성을 촉진함으로써 응축 열전달을 촉진시킬 수 있는 이점이 있다.First, there is an advantage that a porous coating layer is formed on the surface of the base material to widen the heat transfer surface area, and a hydrophobic coating layer is formed on the surface of the porous coating layer to promote droplet formation, thereby promoting condensation heat transfer.

둘째, 응축촉진 구조물을 갖는 측정대상블럭상의 특정위치에서의 온도를 측정하고, 상기 특정위치에서의 온도를 바탕으로 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 산출함으로써 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 편리하게 측정할 수 있는 이점이 있다.Secondly, by measuring the temperature at a specific position on the measurement target block having the condensation promoting structure and calculating the heat transfer characteristic of the condensation promoting structure based on the temperature at the specific position, it is possible to conveniently measure the heat transfer characteristic of the condensation promoting structure There is an advantage.

도 1은 종래 기술에 따른 액체의 응축과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 응축촉진 구조물로 인한 액체의 응축과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 응축촉진 구조물의 효과를 나타내기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 열전달 특성 측정장치에 구비된 측정대상블럭과, 온도측정유닛 및 온도조절유닛의 배치관계를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a condensation process of a liquid according to the prior art.
FIG. 2 is a view showing a process of condensing liquid due to a condensation promoting structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the effect of the condensation promoting structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an apparatus for measuring heat transfer characteristics of a condensation promoting structure according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the arrangement relationship of a measurement object block, a temperature measurement unit, and a temperature control unit provided in the apparatus for measuring a heat transfer characteristic of FIG.

이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-mentioned problems to be solved can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments, the same names and the same symbols are used for the same configurations, and additional description therefor will be omitted below.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 응축촉진 구조물로 인한 액체의 응축과정을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view showing a process of condensing liquid due to a condensation promoting structure according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여, 상기 응축촉진 구조물의 구조를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 2, the structure of the condensation promoting structure will be described below.

상기 응축촉진 구조물은 다공성 코팅층(10)과, 상기 다공성 코팅층(10)의 표면에 형성되는 소수성 코팅층(20)을 포함한다.The condensation promoting structure includes a porous coating layer 10 and a hydrophobic coating layer 20 formed on the surface of the porous coating layer 10.

상기 다공성 코팅층(10)은 모재(1)의 표면상에서의 열전달 면적을 넓히기 위하여 상기 모재(1)의 표면상에 코팅된다.The porous coating layer 10 is coated on the surface of the base material 1 in order to widen the heat transfer area on the surface of the base material 1.

여기서, 상기 모재(1)과 상기 다공성 코팅층(10)은 동일한 금속 재질로 제작될 수 있다. 예를 들면, 상기 모재(1)과 상기 다공성 코팅층(10)은 구리재질로 제작될 수 있다. Here, the base material 1 and the porous coating layer 10 may be made of the same metal material. For example, the base material 1 and the porous coating layer 10 may be made of copper.

물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 모재(1)과 상기 다공성 코팅층(10)은 서로 다른 재질의 금속으로 제작될 수 있으며, 상기 모재(1)과 상기 다공성 코팅층(10)은 구리 이외의 다른 금속으로 제작될 수도 있을 것이다.The base material 1 and the porous coating layer 10 may be made of metals of different materials, and the base material 1 and the porous coating layer 10 may be made of a metal other than copper. It may be made of other metals.

상기 소수성 코팅층(20)은 포화증기가 드롭와이즈(dropwise) 응축되도록 액적을 형성하기 위하여 상기 다공성 코팅층(10)의 외측면에 코팅된다. 즉, 포화수증기가 응축되는 과정에서 소수성 코팅층으로 인하여 드롭와이즈가 촉진된다.The hydrophobic coating layer 20 is coated on the outer surface of the porous coating layer 10 to form droplets so that the saturated vapor is dropwise condensed. That is, during the condensation of the saturated water vapor, the dropwise wise is promoted due to the hydrophobic coating layer.

여기서, 상기 소수성 코팅층(20)에 함유된 제2 입자의 크기는 상기 다공성 코팅층(10)에 함유된 제1 입자의 크기보다 작은 크기를 갖는다. Here, the size of the second particles contained in the hydrophobic coating layer 20 is smaller than the size of the first particles contained in the porous coating layer 10.

만약, 상기 제2 입자의 크기가 상기 제1 입자의 크기보다 큰 상태에서 상기 제1 입자의 외측면에 코팅된다면, 상기 다공성 코팅층(10)에 의하여 증가된 포화수증기(3)와의 접촉면적이 오히려 줄어들게 되기 때문이다.If the second particle is coated on the outer surface of the first particle in a state where the size of the second particle is larger than the size of the first particle, the contact area with the saturated water vapor 3 increased by the porous coating layer 10 is rather This is because it will be reduced.

결과적으로, 입자의 크기가 큰 다공성 코팅층의 표면에 입자의 크기가 작은 소수성 코팅층(20)이 형성됨으로 인하여, 포화수증기(3)와의 접촉면적을 넓힌 상태에서 액적의 드롭와이즈(dropwise) 응축을 유도할 수 있게 되고, 드롭와이즈 응축이 빠르게 진행되면, 응축속도가 빨라지게 되어 응축 열전달 계수가 증가하게 된다.As a result, since the hydrophobic coating layer 20 having a small particle size is formed on the surface of the porous coating layer having a large particle size, dropwise condensation of the droplet is induced in a state in which the contact area with the saturated water vapor 3 is widened. And when the dropwise condensation proceeds rapidly, the condensation speed is increased and the condensation heat transfer coefficient is increased.

또한, 상기 제1 입자의 크기 및 상기 제2 입자의 크기는 상기 액적의 크기보다 작게 형성된다. 예를 들면, 상기 제1 입자의 크기는 10㎛ ~ 50 ㎛ 의 마이크로 스케일을 가지고, 상기 제2 입자의 크기는 100 ㎚ 이하의 나노 스케일을 가지며, 상기 액적의 크기는 2mm ~ 3mm의 크기를 가질 수 있다.The size of the first particle and the size of the second particle are smaller than the size of the droplet. For example, the size of the first particles may be in the range of 10 to 50 microns, the size of the second particles may be in the nanoscale of 100 nm or less, and the size of the droplets may be in the range of 2 to 3 mm .

상기 제1 입자와 상기 제2 입자가 상기 액적보다 크기가 작게 형성됨으로 인하여, 액적의 낙하에 방해가 되지 않게 된다.The first particle and the second particle are formed to be smaller in size than the droplet, so that the droplet does not interfere with the falling of the droplet.

도 3은 1기압 100℃에서 물의 응축 열전달 계수를 비교한 그래프이다.FIG. 3 is a graph comparing condensation heat transfer coefficients of water at 1 atm.

도 3에서 비교예 1은 금속표면에 친수성 코팅층이 형성된 경우이고, 비교예 2는 금속표면에 소수성 코팅층이 형성된 경우이며, 실시예는 금속표면에 다공성 코팅층 및 소수성 코팅층이 형성된 경우이다.In FIG. 3, the hydrophilic coating layer is formed on the metal surface of Comparative Example 1, and the hydrophobic coating layer is formed on the metal surface of Comparative Example 2. In this embodiment, the porous coating layer and the hydrophobic coating layer are formed on the metal surface.

도 3을 참조하면, 금속표면에 다공성 코팅층 및 소수성 코팅층이 함께 순차적으로 형성된 경우의 열전달 계수가 가장 크다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the heat transfer coefficient when the porous coating layer and the hydrophobic coating layer are sequentially formed on the metal surface is the largest.

결과적으로, 모재의 표면에 다공성 코팅층을 형성하여 열전달 표면적으로 넓히고, 다공성 코팅층의 표면에 소수성 코팅층을 형성하여 액적형성을 촉진함으로써 응축 열전달을 촉진시킬 수 있게 된다.As a result, a porous coating layer is formed on the surface of the base material to widen the heat transfer surface area, and a hydrophobic coating layer is formed on the surface of the porous coating layer to promote droplet formation, thereby promoting condensation heat transfer.

상술한 응축촉진 구조물을 제조하기 위한 응축촉진 구조물의 제조방법의 일 실시 예를 설명하면 다음과 같다.An embodiment of a method of manufacturing a condensation promoting structure for manufacturing the condensation promoting structure will be described below.

먼저, 모재(1)의 표면에 다공성 코팅층(10)을 형성하는 다공성 코팅층 형성단계가 수행된다. First, a porous coating layer forming step of forming a porous coating layer 10 on the surface of the base material 1 is performed.

상기 다공성 코팅층 형성단계는 상기 모재(1)의 표면에 상기 제1 입자들을 포함하는 다공성 코팅층 형성재료를 충진하는 단계와, 상기 다공성 코팅층 형성재료가 충진된 모재을 소결로에 넣고 소결시키는 단계를 포함한다.The porous coating layer forming step includes filling the surface of the base material 1 with a porous coating layer forming material containing the first particles and sintering the base material filled with the porous coating layer forming material into a sintering furnace .

상기 다공성 코팅층 형성재료는 금속입자 상태인 제1 입자와, 유동성을 확보하기 위한 폴리머 입자를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 입자는 상기 소결로에서 소결되는 과정에서 제거될 수 있다.The porous coating layer forming material may include first particles in a metal particle state and polymer particles for ensuring fluidity. The polymer particles may be removed during sintering in the sintering furnace.

다음으로, 상기 다공성 코팅층의 표면에 상기 소수성 코팅층을 형성하는 소수성 코팅층 형성단계가 수행된다.Next, a hydrophobic coating layer forming step of forming the hydrophobic coating layer on the surface of the porous coating layer is performed.

상기 소수성 코팅층 형성단계는 비정질 불소체(amorphous fluoroplastics)를 퍼플루오로헥산(Perfluorohexane)에 녹여 코팅용액을 제조하는 단계와, 상기 코팅용액을 상기 다공성 코팅층의 외측면에 분사하여 제1 코팅구조물을 제조하는 단계와, 상기 제1 코팅구조물을 가열로에서 가열하는 단계를 포함한다.The hydrophobic coating layer is formed by dissolving amorphous fluoroplastics in perfluorohexane to prepare a coating solution, spraying the coating solution onto the outer surface of the porous coating layer to form a first coating structure And heating the first coating structure in a heating furnace.

상기 비정질 불소체로는 테프론 AF 2400가 사용되고, 코팅용액상에서 질량비가 0.04% ~ 0.06%를, 바람직하게는 0.06%를 가진다.Teflon AF 2400 is used as the amorphous fluorine form, and the mass ratio of the amorphous fluorine form in the coating solution is 0.04% to 0.06%, preferably 0.06%.

또한, 상기 제1 코팅구조물은 상기 가열로, 예를 들면 오븐에서 170℃ ~ 190℃의 온도로 20분 ~ 40분 동안 가열된다. 바람직하게는 상기 제1 코팅구조물은 오븐에서 180℃온도로 30분동안 가열된다.Further, the first coating structure is heated in the heating furnace, for example, an oven at a temperature of 170 ° C to 190 ° C for 20 minutes to 40 minutes. Preferably, the first coating structure is heated in an oven at 180 DEG C for 30 minutes.

상기 응축촉진 구조물의 제조방법의 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Another embodiment of the method for manufacturing the condensation promoting structure will be described below.

먼저, 상기 다공성 코팅층 형성단계는 소듐 클로라이트(sodium chlorite)와, 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)와, 초순수를 혼합하여 제1 혼합용액을 형성하는 단계와, 상기 제1 혼합용액에 상기 모재을 담구어 상기 모재의 표면을 산화시켜 상기 다공성 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.The porous coating layer forming step may include forming a first mixed solution by mixing sodium chlorite, sodium hydroxide, and ultrapure water, and mixing the first mother liquor with the first mother liquor And oxidizing the surface of the base material to form the porous coating layer.

다음으로, 상기 소수성 코팅층 형성단계는 1-옥타데칸티올(1-Octadecanethiol)을 에탄올(ethanol)에 녹여 제2 혼합용액을 형성하는 단계와, 상기 다공성 코팅층이 형성된 모재을 상기 제2 혼합용액에 일정시간 담그는 단계를 포함한다.Next, the hydrophobic coating layer is formed by dissolving 1-octadecanethiol in ethanol to form a second mixed solution, and mixing the base material on which the porous coating layer is formed with the second mixed solution for a predetermined time And soaking.

상기 제2 혼합용액은 0.2 nM ~ 0.3 nM의 농도(바람직하게는 0.25 nM의 농도)를 가지며, 상기 모재은 상기 제2 혼합용액에 1시간 ~ 3시간(바람직하게는 2시간) 담겨진다. The second mixed solution has a concentration of 0.2 nM to 0.3 nM (preferably, a concentration of 0.25 nM), and the base material is immersed in the second mixed solution for 1 to 3 hours (preferably 2 hours).

도 4는 본 발명에 따른 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 열전달 특성 측정장치에 구비된 측정대상블럭과, 온도측정유닛 및 온도조절유닛의 배치관계를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a view showing an apparatus for measuring the heat transfer characteristics of a condensation facilitating structure according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the arrangement relationship of a measurement object block, a temperature measurement unit, and a temperature control unit provided in the heat transfer characteristic measurement apparatus of FIG. FIG.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치를 설명하면 다음과 같다.4 and 5, an apparatus for measuring a heat transfer characteristic of a condensation promoting structure according to the present invention will be described.

상기 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치는 지지레그(110), 액체수용챔버(120), 히터유닛(130), 연결유로(210), 기체수용챔버(220), 측정대상블럭(300), 온도측정유닛(360), 제어유닛(미도시) 및 온도조절유닛(330)을 포함한다.The apparatus for measuring the heat transfer characteristics of the condensation acceleration structure includes a support leg 110, a liquid accommodation chamber 120, a heater unit 130, a connection passage 210, a gas accommodation chamber 220, a measurement target block 300, A measurement unit 360, a control unit (not shown) and a temperature regulation unit 330. [

상기 지지레그(110)는 상기 액체수용챔버(120)의 하부에 배치되어 열전달특성 측정장치를 지지하는 역할을 수행하게 된다. The support legs 110 are disposed below the liquid storage chamber 120 to support the heat transfer characteristic measuring device.

상기 액체수용챔버(120)에는 액체가 수용되어 있으며, 상기 액체수용챔버(120)의 하부영역에는 상기 히터유닛(130)이 착탈가능하게 설치되도록 하기 위한 히터설치부(미도시)가 구비되어 있다.The liquid accommodating chamber 120 is filled with a liquid and a heater mounting portion (not shown) is provided in a lower region of the liquid accommodating chamber 120 to detachably mount the heater unit 130 .

상기 히터유닛(130)은 상기 액체수용챔버(120)에 수용된 액체를 가열하게 된다.The heater unit 130 heats the liquid contained in the liquid containing chamber 120.

상기 기체수용챔버(220)는 상기 액체수용챔버의 상부에 배치되며, 상기 기체수용챔버(220)에는 상기 액체수용챔버(120)에서 기화된 기체가 수용된다.The gas accommodation chamber 220 is disposed at an upper portion of the liquid accommodation chamber 220, and the gas accommodated in the liquid accommodation chamber 120 is accommodated in the gas accommodation chamber 220.

상기 연결유로(210)는 일측은 상기 액체수용챔버(120)와 연통되고, 타측은 상기 기체수용챔버(220)와 연통되어 상기 액체수용챔버(120)와 상기 기체수용챔버(220)를 연결하게 된다. 상기 연결유로(210)를 통하여 상기 액체수용챔버(120)에서 기화된 기체가 상기 기체수용챔버(220)로 이동하게 된다.The connection passage 210 communicates with the liquid accommodating chamber 120 and the other communicates with the gas accommodating chamber 220 to connect the liquid accommodating chamber 120 and the gas accommodating chamber 220 do. The vaporized gas in the liquid containing chamber 120 is moved to the gas accommodation chamber 220 through the connection channel 210.

상기 기체수용챔버(220)에는 상기 기체수용챔버 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절유닛(미도시)이 배치될 수 있다.The gas accommodation chamber 220 may be provided with a pressure control unit (not shown) for adjusting the pressure inside the gas accommodation chamber.

상기 기체수용챔버(220)의 일측벽에는 개구부(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 개구부에는 상기 측정대상블럭(300)이 설치된다. 구체적으로, 상기 측정대상블럭(300)은 상기 기체수용챔버(220)의 일측면상에 배치되며, 상기 측정대상블럭(300)의 표면에 구비된 응축촉진 구조물이 상기 개구부를 통하여 상기 기체수용챔버(220)의 내부공간에 노출되어 있다.An opening (not shown) is formed in one side wall of the gas accommodating chamber 220, and the measurement target block 300 is installed in the opening. Specifically, the measurement target block 300 is disposed on one side of the gas accommodation chamber 220, and a condensation promoting structure provided on the surface of the measurement target block 300 is connected to the gas accommodation chamber 220, respectively.

상기 측정대상블럭(300)은 다공성 코팅층(10) 및 소수성 코팅층(20)을 갖는 응축촉진 구조물과, 상기 응축촉진 구조물이 베이스가 되는 블럭본체(310)를 포함한다.The measurement target block 300 includes a condensation facilitating structure having a porous coating layer 10 and a hydrophobic coating layer 20 and a block body 310 serving as a base of the condensation promoting structure.

상기 온도측정유닛(360)은 상기 측정대상블럭(300)상의 특정위치에 배치되어 상기 측정대상블럭(300)의 특정위치에서의 온도를 측정하게 된다.The temperature measuring unit 360 is disposed at a specific position on the measurement target block 300 to measure a temperature at a specific position of the measurement target block 300.

구체적으로, 상기 온도측정유닛(360)은 상기 기체수용챔버(220)에서 상기 측정대상블럭(300)으로의 방향을 나타내는 제1 방향으로 상기 소수성 코팅층(20)으로부터 제1 설정거리(L) 만큼 떨어져 배치되는 제1 온도센서 어레이(340)와, 상기 제1 온도센서 어레이(340)로부터 상기 제1 방향으로 상기 제1 설정거리(L) 만큼 떨어져 배치되는 제2 온도센서 어레이(350)를 포함한다.The temperature measuring unit 360 may measure the temperature of the measurement target block 300 from the gas receiving chamber 220 by a first predetermined distance L from the hydrophobic coating layer 20 in a first direction, And a second temperature sensor array 350 spaced apart from the first temperature sensor array 340 in the first direction by the first predetermined distance L. The first temperature sensor array 340 may include a first temperature sensor array 340 disposed apart from the first temperature sensor array 340, do.

상기 제1 온도센서 어레이(340)와 상기 제2 온도센서 어레이(350)는 상기 측정대상블럭(300)의 내부에 매설되어 설치되며, 서로 쌍을 이루면서 제1 설정거리 만큼 떨어져 있다.The first temperature sensor array 340 and the second temperature sensor array 350 are embedded in the measurement target block 300 and are paired and spaced apart from each other by a first predetermined distance.

본 실시 예에서 상기 제1 온도센서 어레이(340) 및 상기 제2 온도센서 어레이(350)는 각각 4개의 온도센서들로 구비되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 온도센서들의 개수는 가변적이다.In the present embodiment, the first temperature sensor array 340 and the second temperature sensor array 350 are each provided with four temperature sensors, but the present invention is not limited thereto and the number of the temperature sensors may be variable .

상기 온도조절유닛(330)은 상기 측정대상블럭(300)상에 배치되어 상기 측정대상블럭(300)상의 포인트들의 온도가 상기 기체수용챔버(220)로부터 떨어진 거리에 따라 일정한 값을 가지도록 하기 위하여 상기 측정대상블럭(300)의 온도를 조절하게 된다.The temperature control unit 330 is disposed on the measurement object block 300 so that the temperature of the points on the measurement object block 300 has a constant value according to a distance from the gas accommodation chamber 220 The temperature of the measurement target block 300 is adjusted.

일례로, 상기 온도조절유닛(330)은 상기 측정대상블럭(300)의 내부에 형성된 냉각유로를 포함할 수 있다. 상기 냉각유로를 통하여 냉각수가 이동하면서 상기 측정대상블럭의 온도를 조절하게 된다. 여기서, 상기 냉각유로는 상기 측정대상블럭 상에서 대칭적으로 배치될 수 있다.For example, the temperature control unit 330 may include a cooling channel formed inside the measurement target block 300. The temperature of the measurement target block is adjusted while the cooling water moves through the cooling channel. Here, the cooling passage may be symmetrically disposed on the measurement target block.

상기 제어유닛은 상기 온도측정유닛(360)에서 측정된 상기 특정위치에서의 온도를 바탕으로 상기 응축촉진 구조물의 열전달특성을 산출하게 된다.The control unit calculates a heat transfer characteristic of the condensation promoting structure based on the temperature at the specific position measured by the temperature measuring unit 360.

구체적으로, 상기 제어유닛은 상기 제1 온도센서 어레이(340)로부터 얻어지는 제1 온도데이터들과, 상기 제2 온도센서 어레이(350)로부터 얻어지는 제2 온도데이터들을 바탕으로 상기 소수성 코팅층(20)에서의 벽면온도(Tw)를 산출할 수 있다.Specifically, the control unit controls the temperature of the hydrophobic coating layer (20) based on the first temperature data obtained from the first temperature sensor array (340) and the second temperature data obtained from the second temperature sensor array (350) (Tw) of the wall surface temperature of the substrate.

여기서, 측정대상블럭 상에서의 온도는 상기 벽면온도를 기준으로 상기 제1 방향, 즉 도 4의 도면상 우측방향으로 갈수록 선형적으로 낮아진다. 그리고, 제1 온도센서 어레이상의 온도는 모두 T1 이라 하고, 상기 제2 온도센서 어레이(350)상의 온도는 모두 T2라 한다.Here, the temperature on the measurement target block is linearly lowered in the first direction, that is, the right direction in the drawing in FIG. 4, based on the wall surface temperature. The temperatures on the first temperature sensor array are all T1, and the temperatures on the second temperature sensor array 350 are all T2.

그러면, 측정대상블럭상에서 중간값에 해당하는 T1의 2배의 값은 상기 벽면온도(Tw)와 T2 값의 합이 된다. 즉, 2 x T1 = Tw + T2Then, a value twice the T1 corresponding to the intermediate value on the measurement target block is the sum of the wall surface temperature Tw and the T2 value. That is, 2 x T1 = Tw + T2

따라서, 상기 벽면온도(Tw)는 하기의 수학식 1에서와 같이 계산된다.Therefore, the wall surface temperature Tw is calculated as shown in the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Tw = 2 x T1 - T2Tw = 2 x T1 - T2

또한, 상기 제어유닛은 상기 상기 제1 온도센서 어레이(340)로부터 얻어지는 제1 온도데이터들과, 상기 제2 온도센서 어레이(350)로부터 얻어지는 제2 온도데이터들을 바탕으로 상기 기체에서 상기 측정대상블럭(300)으로 이동하는 열유속을 산출하게 된다. 상기 열유속은 하기의 수학식 2로 나타난다.In addition, the control unit may be configured to determine, based on the first temperature data obtained from the first temperature sensor array 340 and the second temperature data obtained from the second temperature sensor array 350, The heat flux traveling to the heat exchanger 300 is calculated. The heat flux is represented by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112017117401398-pat00001
Figure 112017117401398-pat00001

여기서, k는 측정대상블럭의 열전도 계수를 의미한다. 본 실시예에서 상기 측정대상블럭은 구리재질로 되어 있다.Here, k represents the thermal conductivity coefficient of the block to be measured. In the present embodiment, the object block is made of copper.

또한, 상기 제어유닛은 상기 벽면온도 및 상기 열유속을 바탕으로 응축촉진 구조물의 표면에서의 열전달 계수를 산출할 수 있게 된다.Further, the control unit can calculate the heat transfer coefficient at the surface of the condensation promoting structure based on the wall surface temperature and the heat flux.

상기 열전달 계수는 하기의 수학식 3으로 나타난다.The heat transfer coefficient is expressed by the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112017117401398-pat00002
Figure 112017117401398-pat00002

여기서, Tsat는 기체의 포화온도를 의미한다. Here, Tsat means the saturation temperature of the gas.

결과적으로, 응축촉진 구조물을 갖는 측정대상블럭상의 특정위치에서의 온도를 측정하고, 상기 특정위치에서의 온도를 바탕으로 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 산출함으로써 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 편리하게 측정할 수 있게 된다.As a result, the heat transfer characteristics of the condensation promoting structure can be conveniently measured by measuring the temperature at a specific location on the measurement target block having the condensation promoting structure and calculating the heat transfer characteristics of the condensation promoting structure based on the temperature at the specific location .

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as claimed in the claims. And such variations are within the scope of the present invention.

10: 다공성 코팅층 20: 소수성 코팅층
110: 지지레그 120: 액체수용챔버
130: 히터유닛 210: 연결유로
220: 기체수용챔버 300: 측정대상블럭
310: 블럭본체 330: 온도조절유닛
340: 제1 온도센서 어레이 340: 제2 온도센서 어레이
360: 온도측정유닛10: porous coating layer 20: hydrophobic coating layer
110: supporting leg 120: liquid receiving chamber
130: heater unit 210: connection channel
220: gas accommodation chamber 300: measuring object block
310: block body 330: temperature control unit
340: first temperature sensor array 340: second temperature sensor array
360: Temperature measuring unit

Claims (12)

삭제delete 모재의 표면상에서의 열전달 면적을 넓히기 위하여 상기 모재의 표면상에 코팅되는 다공성 코팅층과, 포화증기가 드롭와이즈(dropwise) 응축되도록 액적을 형성하기 위하여 상기 다공성 코팅층의 외측면에 코팅되되, 상기 다공성 코팅층에 함유된 제1 입자의 크기보다 작은 크기를 갖는 제2 입자들을 함유한 소수성 코팅층을 포함하며, 상기 제1 입자의 크기 및 상기 제2 입자의 크기는 상기 액적의 크기보다 작은 응축촉진 구조물을 제조하기 위한 응축촉진 구조물의 제조방법에 있어서,
상기 모재의 표면에 상기 다공성 코팅층을 형성하는 다공성 코팅층 형성단계; 그리고,
상기 다공성 코팅층의 표면에 상기 소수성 코팅층을 형성하는 소수성 코팅층 형성단계를 포함하며,
상기 제1 입자는 금속입자이며, 상기 제1 입자의 크기는 마이크로 스케일을 가지고, 상기 제2 입자의 크기는 나노 스케일을 가지고,
상기 다공성 코팅층 형성단계는 상기 모재의 표면에 상기 제1 입자들을 포함하는 다공성 코팅층 형성재료를 충진하는 단계와, 상기 다공성 코팅층 형성재료가 충진된 모재를 소결로에 넣고 소결시키는 단계를 포함하고,
상기 다공성 코팅층 형성재료는 금속입자 상태인 상기 제1 입자와 유동성을 확보하기 위한 폴리머 입자를 포함하고, 상기 폴리머 입자는 상기 소결로에서 소결되는 과정에서 제거되며,
상기 소수성 코팅층 형성단계는 비정질 불소체(amorphous fluoroplastics)를 퍼플루오로헥산(Perfluorohexane)에 녹여 코팅용액을 제조하는 단계와, 상기 코팅용액을 상기 다공성 코팅층의 외측면에 분사하여 제1 코팅구조물을 제조하는 단계와, 상기 제1 코팅구조물을 가열로에서 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축촉진 구조물의 제조방법.A porous coating layer coated on the surface of the base material to widen the heat transfer area on the surface of the base material; and a porous coating layer coated on the outer surface of the porous coating layer to form droplets so that saturated vapor is dropwise condensed, And a hydrophobic coating layer containing second particles having a size smaller than the size of the first particles contained in the droplet, wherein the size of the first particle and the size of the second particle are smaller than the size of the droplet, A method for manufacturing a condensation promoting structure,
Forming a porous coating layer on the surface of the base material; And,
Forming a hydrophobic coating layer on the surface of the porous coating layer,
Wherein the first particle is a metal particle, the first particle has a microscale size, the second particle has a nanoscale,
Wherein the forming of the porous coating layer comprises filling the surface of the base material with a porous coating layer forming material containing the first particles and sintering the base material filled with the porous coating layer forming material into a sintering furnace,
Wherein the porous coating layer forming material includes the first particles in a metal particle state and the polymer particles for ensuring fluidity, and the polymer particles are removed in the course of sintering in the sintering furnace,
The hydrophobic coating layer is formed by dissolving amorphous fluoroplastics in perfluorohexane to prepare a coating solution, spraying the coating solution onto the outer surface of the porous coating layer to form a first coating structure And heating the first coating structure in a heating furnace. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 모재의 표면상에서의 열전달 면적을 넓히기 위하여 상기 모재의 표면상에 코팅되는 다공성 코팅층과, 포화증기가 드롭와이즈(dropwise) 응축되도록 액적을 형성하기 위하여 상기 다공성 코팅층의 외측면에 코팅되되, 상기 다공성 코팅층에 함유된 제1 입자의 크기보다 작은 크기를 갖는 제2 입자들을 함유한 소수성 코팅층을 포함하며, 상기 제1 입자의 크기 및 상기 제2 입자의 크기는 상기 액적의 크기보다 작은 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 측정하기 위한 응축촉진 구조물의 열전달 특성 측정장치에 있어서,
액체가 수용되는 액체수용챔버;
상기 액체를 가열하기 위하여 상기 액체수용챔버에 착탈가능하게 결합되는 히터유닛;
상기 액체수용챔버의 상부에 배치되어, 상기 액체수용챔버에서 기화된 기체가 수용되는 기체수용챔버;
상기 액체수용챔버와 상기 기체수용챔버를 연결하는 연결유로;
상기 기체수용챔버의 일측면상에 배치되어, 상기 응축촉진 구조물을 갖는 측정대상블럭;
상기 측정대상블럭상의 특정위치에 배치되어 상기 측정대상블럭의 특정위치에서의 온도를 측정하는 온도측정유닛;
상기 온도측정유닛에서 측정된 상기 특정위치에서의 온도를 바탕으로 상기 응축촉진 구조물의 열전달 특성을 산출하는 제어유닛을 포함하고,
상기 온도측정유닛은 상기 기체수용챔버에서 상기 측정대상블럭으로의 방향을 나타내는 제1 방향으로 상기 소수성 코팅층으로부터 제1 설정거리 만큼 떨어져 배치되는 제1 온도센서 어레이와, 상기 제1 온도센서 어레이로부터 상기 제1 방향으로 상기 제1 설정거리 만큼 떨어져 배치되는 제2 온도센서 어레이를 포함하고,
상기 제어유닛은 상기 제1 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제1 온도데이터들과, 상기 제2 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제2 온도데이터들을 바탕으로 상기 소수성 코팅층에서의 벽면온도를 산출하며,
상기 벽면온도는 아래의 식에 의하여 계산되며,
Tw = 2 x T1 - T2
여기서, 상기 Tw는 벽면온도이고, 상기 T1은 상기 제1 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제1 온도데이터이고, 상기 T2는 상기 제2 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제2 온도데이터인 것을 특징으로 하는 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정 장치.A porous coating layer coated on the surface of the base material to widen the heat transfer area on the surface of the base material; and a porous coating layer coated on the outer surface of the porous coating layer to form droplets so that saturated vapor is dropwise condensed, Wherein the size of the first particle and the size of the second particle are smaller than the size of the droplet, wherein the size of the first particle and the size of the second particle are smaller than the size of the droplet, An apparatus for measuring a heat transfer characteristic of a condensation promoting structure for measuring a characteristic,
A liquid containing chamber in which liquid is received;
A heater unit detachably coupled to the liquid containing chamber for heating the liquid;
A gas accommodation chamber disposed above the liquid accommodation chamber, the gas accommodation chamber receiving vaporized gas in the liquid accommodation chamber;
A connection passage connecting the liquid accommodation chamber and the gas accommodation chamber;
A measurement target block disposed on one side of the gas accommodation chamber and having the condensation promoting structure;
A temperature measurement unit disposed at a specific position on the measurement target block and measuring a temperature at a specific position of the measurement subject block;
And a control unit for calculating a heat transfer characteristic of the condensation promoting structure based on the temperature at the specific position measured by the temperature measuring unit,
Wherein the temperature measurement unit comprises: a first temperature sensor array disposed at a first predetermined distance from the hydrophobic coating layer in a first direction indicating a direction from the gas accommodation chamber to the measurement target block; And a second temperature sensor array disposed at a first predetermined distance in a first direction,
The control unit calculates the wall surface temperature in the hydrophobic coating layer based on the first temperature data obtained from the first temperature sensor array and the second temperature data obtained from the second temperature sensor array,
The wall surface temperature is calculated by the following equation,
Tw = 2 x T1 - T2
Here, Tw is the wall surface temperature, T1 is the first temperature data obtained from the first temperature sensor array, and T2 is the second temperature data obtained from the second temperature sensor array. Heat transfer characteristic measuring device. 제7항에 있어서,
상기 측정대상블럭상에 배치되어 상기 측정대상블럭상의 포인트들의 온도가 상기 기체수용챔버로부터 떨어진 거리에 따라 일정한 값을 가지도록 하기 위하여 상기 측정대상블럭의 온도를 조절하는 온도조절유닛을 더 포함하는 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정 장치.8. The method of claim 7,
And a temperature adjustment unit disposed on the measurement target block to adjust a temperature of the measurement target block so that a temperature of the points on the measurement target block has a constant value according to a distance from the gas accommodation chamber, An apparatus for measuring heat transfer characteristics of accelerated structures. 삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 상기 제1 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제1 온도데이터들과, 상기 제2 온도센서 어레이로부터 얻어지는 제2 온도데이터들을 바탕으로 상기 기체에서 상기 측정대상블럭으로 이동하는 열유속을 산출하는 것을 특징으로 하는 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치.8. The method of claim 7,
The control unit calculates a heat flux traveling from the gas to the measurement target block based on the first temperature data obtained from the first temperature sensor array and the second temperature data obtained from the second temperature sensor array Characterized by a heat transfer characteristic measuring device for a condensation promoting structure. 제11항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 벽면온도 및 상기 열유속을 바탕으로 응축촉진 구조물의 표면에서의 열전달 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 응축촉진 구조물의 열전달특성 측정장치.12. The method of claim 11,
Wherein the control unit calculates the heat transfer coefficient at the surface of the condensation promoting structure based on the wall surface temperature and the heat flux.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060036169A (en) 2004-10-25 2006-04-28 조동현 Experimental device to measure condensing and boiling heat transfer coefficient of tubes
KR20120122375A (en) * 2011-04-29 2012-11-07 현대자동차주식회사 A porous media with enhanced hydrophobicity and a fabrication method thereof
JP2016518580A (en) * 2013-05-02 2016-06-23 ザ ボード オブ リージェンツ オブ ザ ネヴァダ システム オブ ハイヤー エデュケーション オン ビハーフ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ ネヴァダ， ラス ヴェガスＴｈｅ Ｂｏａｒｄ ｏｆ Ｒｅｇｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｅｖａｄａ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｂｅｈａｌｆ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｅｖａｄａ， Ｌａｓ Ｖｅｇａｓ Functional coating to improve condenser performance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060036169A (en) 2004-10-25 2006-04-28 조동현 Experimental device to measure condensing and boiling heat transfer coefficient of tubes
KR20120122375A (en) * 2011-04-29 2012-11-07 현대자동차주식회사 A porous media with enhanced hydrophobicity and a fabrication method thereof
JP2016518580A (en) * 2013-05-02 2016-06-23 ザ ボード オブ リージェンツ オブ ザ ネヴァダ システム オブ ハイヤー エデュケーション オン ビハーフ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ ネヴァダ， ラス ヴェガスＴｈｅ Ｂｏａｒｄ ｏｆ Ｒｅｇｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｅｖａｄａ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｂｅｈａｌｆ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｅｖａｄａ， Ｌａｓ Ｖｅｇａｓ Functional coating to improve condenser performance

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