KR20210095373A - Heat exchanging surface selectively electrochemically surface treated and having multiple grooves and method for forming the same - Google Patents

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KR20210095373A
KR20210095373A KR1020200009144A KR20200009144A KR20210095373A KR 20210095373 A KR20210095373 A KR 20210095373A KR 1020200009144 A KR1020200009144 A KR 1020200009144A KR 20200009144 A KR20200009144 A KR 20200009144A KR 20210095373 A KR20210095373 A KR 20210095373A
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이윤석
김호영
김정택
최한슬
박기태
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 액체 매질과 접촉하여 열전달을 실시하는 금속 재질의 열 교환 표면에 관한 것이다. 상기 열 교환 표면은 복수개의 요철을 포함한다. 상기 요철의 윗면을 제외하고 옆면과 아래면이 전기도금 처리되어 젖음성이 향상된다.The present invention relates to a heat exchanging surface of metallic material which conducts heat transfer in contact with a liquid medium. The heat exchange surface includes a plurality of irregularities. Except for the upper surface of the unevenness, the side and lower surfaces are electroplated to improve wettability.

Description

선택적으로 전기화학적 표면처리 되고 복수개의 요철을 갖는 열 교환 표면 및 이러한 열 교환 표면을 형성하는 방법{HEAT EXCHANGING SURFACE SELECTIVELY ELECTROCHEMICALLY SURFACE TREATED AND HAVING MULTIPLE GROOVES AND METHOD FOR FORMING THE SAME}HEAT EXCHANGING SURFACE SELECTIVELY ELECTROCHEMICALLY SURFACE TREATED AND HAVING MULTIPLE GROOVES AND METHOD FOR FORMING THE SAME
본 발명은 선택적으로 전기화학적 표면처리 되고 복수개의 요철을 갖는 열 교환 표면 및 이러한 열 교환 표면을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanging surface optionally electrochemically surface treated and having a plurality of irregularities and a method of forming such a heat exchanging surface.
열교환기는 금속판 등의 전열벽을 통하여 높은 온도의 유체로부터 낮은 온도의 유체에 열을 전달하는 장치를 지칭한다. 이러한 열교환기의 사전적 의미를 고려하면 가열기, 예열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등이 모두 열교환기에 포함될 수 있다. 본 발명의 대상인 열 교환 표면은 위 열교환기의 정의에서 전열벽, 즉 열을 전달하는 벽의 표면에 해당할 수 있다. 본 발명의 대상인 표면 구조는 평판 구조일 수도 있고, 단면이 속이 빈 원형인 전열관의 굴곡진 표면 구조일 수도 있으며, 원활한 열교환이 가능한 범위 내에서 얼마든지 다양하게 실시될 수 있다. The heat exchanger refers to a device that transfers heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid through a heat transfer wall such as a metal plate. Considering the dictionary meaning of such a heat exchanger, a heater, a preheater, a cooler, an evaporator, a condenser, and the like may all be included in the heat exchanger. The heat exchange surface subject to the present invention may correspond to a heat transfer wall, ie, a surface of a wall that transmits heat in the above definition of the heat exchanger. The surface structure, which is the subject of the present invention, may be a flat plate structure or a curved surface structure of a heat transfer tube having a hollow circular cross-section, and may be variously implemented within a range where smooth heat exchange is possible.
관련 선행기술 중에서 본 발명자(들)는 전기 도금 방법을 사용하여 열 교환 표면의 열 교환 성능을 높이고자 하는 기술에 주목하였다. 그 중 하나로서 한국 특허출원 제10-2003-0081655호(발명의 명칭: 열교환기 및 그 제조방법)를 명시한다. 이 한국 특허출원 기술은 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것인데, 열교환체의 표면에 구리 도금을 실시하는 것을 개시하고 있다. 구리 도금 공정 이후에는 구리가 도금된 열교환체를 섭씨 100도 이내의 산화용액에 일정 시간 담그는 공정이 진행된다. 이러한 공정을 통하여 열교환체의 표면에 산화 구리 미세 와이어가 형성된다. 산화 구리 미세 와이어는 마이크로미터 또는 나노미터 크기를 갖는다. 상기 한국 특허출원 기술에서는 이러한 미세 와이어 구조의 형성으로 인하여 열 교환 면적이 넓어지게 되며 결과적으로 열 교환 성능이 향상될 수 있다.Among the related prior art, the present inventor(s) paid attention to a technique for improving the heat exchange performance of a heat exchange surface using an electroplating method. As one of them, Korean Patent Application No. 10-2003-0081655 (title of invention: heat exchanger and manufacturing method thereof) is specified. This Korean patent application technology relates to a heat exchanger and a method for manufacturing the same, and discloses copper plating on the surface of the heat exchanger. After the copper plating process, a process of immersing the copper-plated heat exchanger in an oxidizing solution within 100 degrees Celsius for a certain period of time is performed. Through this process, copper oxide fine wires are formed on the surface of the heat exchanger. Copper oxide fine wires have a micrometer or nanometer size. In the Korean patent application technique, the heat exchange area is widened due to the formation of such a fine wire structure, and as a result, heat exchange performance can be improved.
본 발명자(들)는 또 다른 선행기술로서 한국 특허출원 제10-2014-0159869호(발명의 명칭: 다공성 구조를 가지는 도금층의 제조방법)를 언급하고자 한다. 이 한국 특허출원 기술은 다공성 구조를 가지는 도금층의 제조방법에 관한 것인데, 방열판을 도금용액 내에서 1차 및 2차 전기도금 하여 방열판 상에 1차 구리도금층 및 2차 구리도금층을 형성하는 공정을 개시하고 있다. 이러한 공정에 의하여 기둥 형태의 입체적 다공성 구조를 가지는 구리 도금층이 형성됨으로써 방열판의 표면적이 넓어지고, 결과적으로 열 교환 성능이 향상될 수 있다.The inventor(s) would like to refer to Korean Patent Application No. 10-2014-0159869 (Title of the Invention: Method for Manufacturing a Plating Layer Having a Porous Structure) as another prior art. This Korean patent application technology relates to a method for manufacturing a plating layer having a porous structure, and the process of forming a primary copper plating layer and a secondary copper plating layer on the heat sink by primary and secondary electroplating of a heat sink in a plating solution. are doing As a copper plating layer having a three-dimensional porous structure in a columnar shape is formed by this process, the surface area of the heat sink is increased, and as a result, heat exchange performance can be improved.
상술한 종래기술에서는 열 교환 면적을 넓히기 위하여 상용화된 복수개의 요철을 갖는 열 교환 표면 구조가 아닌 요철 없는 평판 형태의 열 교환 표면 구조에 대하여 전기 도금을 실시하였고, 전기 도금에 의해 평판 상에 형성되는 미세 도금 구조에 의하여 열 교환 면적이 넓어지는 효과를 얻는다. 본 발명자(들)는 복수개의 요철을 갖는 상용화된 열 교환 표면 구조에 전기도금을 실시하고 그 결과물에 대하여 열 교환 성능을 평가하였다.In the prior art described above, in order to expand the heat exchange area, electroplating was performed on a plate-shaped heat exchange surface structure without irregularities, not a commercially available heat exchange surface structure having a plurality of irregularities. The effect of increasing the heat exchange area is obtained by the fine plating structure. The present inventor(s) performed electroplating on a commercially available heat exchange surface structure having a plurality of irregularities and evaluated the heat exchange performance of the result.
본 발명은 복수개의 요철을 갖는 열 교환 표면에 대하여 전기도금을 실시함으로써 향상된 열 교환 성능을 갖는 열 교환 표면을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a heat exchange surface having improved heat exchange performance by electroplating the heat exchange surface having a plurality of irregularities.
또한, 본 발명은 상기 열 교환 표면을 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for forming said heat exchange surface.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.A representative configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 매질과 접촉하여 열전달을 실시하는 금속 재질의 열 교환 표면은 복수개의 요철을 포함한다. 상기 요철의 윗면을 제외하고 옆면과 아래면이 전기화학적 표면처리 되어 젖음성이 향상된다.A heat exchange surface made of a metal material for heat transfer in contact with a liquid medium according to an embodiment of the present invention includes a plurality of irregularities. Except for the upper surface of the unevenness, the side and lower surfaces are electrochemically treated to improve wettability.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 매질과 접촉하여 열전달을 실시하는 금속 재질의 열 교환 표면을 형성하는 방법은 복수개의 요철을 포함하는 열 교환 표면을 제공하는 단계와, 상기 요철의 윗면에 대하여 마스킹을 실시하는 단계와, 상기 열 교환 표면에 대하여 전기화학적 표면처리를 실시하는 단계와, 상기 마스킹을 제거하는 단계를 포함한다.In addition, the method of forming a heat exchange surface made of a metal material for performing heat transfer in contact with a liquid medium according to an embodiment of the present invention comprises the steps of providing a heat exchange surface including a plurality of irregularities, and on the upper surface of the irregularities. performing masking on the surface, performing electrochemical surface treatment on the heat exchange surface, and removing the masking.
이 외에도, 본 발명의 기술적 사상에 따라 다른 구조를 갖는 열 교환 표면 또는 다른 단계를 갖는 열 교환 표면의 형성 방법이 더 제공될 수 있다.In addition, according to the technical spirit of the present invention, a heat exchange surface having a different structure or a method of forming a heat exchange surface having different steps may be further provided.
본 발명에 의하면, 복수개의 요철을 갖는 열 교환 표면에 대하여 선택적으로 전기도금을 실시함으로써 향상된 열 교환 성능을 갖는 열 교환 표면이 제공될 수 있다.According to the present invention, a heat exchange surface having improved heat exchange performance can be provided by selectively electroplating the heat exchange surface having a plurality of irregularities.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 열 교환 표면을 형성하는 방법이 제공될 수 있다.Also, according to the present invention, a method of forming the heat exchange surface can be provided.
도 1은 요철 구비 여부 및 도금 처리 방식에 따라 각각 다른 구조의 다섯개의 열 교환 판을 도시하는 도면이다.
도 2는 선택적 도금 처리 방법의 각 단계들을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 선택적 친수 표면의 젖음성 특성에 대하여 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 전기 도금의 각 단계 및 전기 도금 장비를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명자(들)가 실시한 열 교환율 측정 실험에 사용된 실험 환경을 도시하는 도면이다.
도 6은 평판 구조의 열 교환 판과 요철 구조의 열 교환 판에 있어서 수면 높이에 따른 잠긴 상태 변화를 도시하는 도면이다.
도 7은 잠긴 상태에서의 열교환율 분석 모델을 도시하는 도면이다.
도 8은 부분적 잠긴 상태에서의 열교환율 분석 모델을 도시하는 도면이다.
도 9는 데이터 처리와 관련된 집중계 해석 모델, 이러한 해석 모델을 적용함에 있어서 사용된 가정, 및 증발 열전달 계수 계산 식에 대하여 설명하는 도면이다.
도 10은 요철 구조의 열 교환 판과 매질 사이에 열 교환이 이루어질 때 시간의 흐름에 따라 측정된 열전달 계수 변화를 분석한 결과를 도시하는 도면이다.
도 11은 표면 구조에 따라 측정된 열전달 계수를 비교하는 그래프이다.
도 12는 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 1의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이다.
도 13은 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 2의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이다.
도 14는 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 3의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이다.
도 15는 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 4의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이다.
도 16은 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 5의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이다.
도 17은 전열관을 갖는 열교환기를 도시하는 도면이다.
도 18 내지 도 21은 도금 처리된 표면의 전자 현미경 사진들이다.
1 is a view showing five heat exchange plates each having a different structure depending on whether the unevenness is provided and the plating method.
2 is a diagram schematically showing each step of the selective plating processing method.
3 is a diagram schematically illustrating the wettability properties of a selective hydrophilic surface.
It is a figure which shows each stage of electroplating and electroplating equipment.
5 is a diagram illustrating an experimental environment used for a heat exchange rate measurement experiment conducted by the inventor(s).
6 is a view showing a change in the locked state according to the height of the water surface in the heat exchange plate of the flat plate structure and the heat exchange plate of the concave-convex structure.
7 is a diagram illustrating a heat exchange rate analysis model in a locked state.
8 is a diagram illustrating a heat exchange rate analysis model in a partially submerged state.
9 is a view for explaining a concentration system analysis model related to data processing, an assumption used in applying the analysis model, and an evaporative heat transfer coefficient calculation formula.
FIG. 10 is a view illustrating a result of analyzing a change in a heat transfer coefficient measured over time when heat exchange is performed between a heat exchange plate having an uneven structure and a medium.
11 is a graph comparing heat transfer coefficients measured according to surface structures.
12 is a graph prepared based on the data of Table 1 with the x-axis as time and the y-axis as a heat transfer coefficient.
13 is a graph prepared based on the data in Table 2 with the x-axis as time and the y-axis as a heat transfer coefficient.
14 is a graph prepared based on the data in Table 3 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient.
15 is a graph prepared based on the data in Table 4 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient.
16 is a graph prepared based on the data in Table 5 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient.
17 is a view showing a heat exchanger having a heat transfer tube.
18 to 21 are electron micrographs of the plated surface.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0023] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied with changes from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the present invention. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention should be taken as encompassing the scope of the claims and all equivalents thereto. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar elements throughout the various aspects.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those of ordinary skill in the art to easily practice the present invention.
도 1은 요철 구비 여부 및 도금 처리 방식에 따라 각각 다른 구조의 다섯개의 열 교환 판을 도시하는 도면이다. 도 1에는 총 다섯 가지의 열 교환 표면 형상이 도시되어 있다. 이 다섯 가지의 열 교환 표면 형상은 요철 구비 여부 및 도금 처리(전기화학적 표면처리) 방식에 따라 구분될 수 있다. 첫번째는 요철 구조가 없고 도금 처리가 되지 않은 구조의 표면이다. 두번째는 요철 구조가 없고 도금 처리가 된 구조의 표면이다. 세번째는 요철 구조(핀)가 있고 도금 처리가 되지 않은 구조의 표면이다. 네번째는 요철 구조가 있고 전체적으로 도금 처리가 된 구조의 표면이다. 다섯째는 요철 구조가 있고 선택적으로 도금 처리가 된 구조의 표면이다. 이와 같은 서로 다른 구조의 열 교환 표면을 고려한 이유는 다음과 같다. 첫째, 열 교환 표면에 요철(핀 구조)을 형성함으로써 열 교환 성능을 향상시킬 수 있다는 사실은 이미 알려져 있다. 둘째, 열 교환 표면이 친수 특성을 갖도록 하여 열 교환 성능을 향상시킬 수 있다는 사실은 이미 알려져 있다. 본 발명자(들)는 앞서 언급한 선행기술들에 개시된 열 교환 표면에 대하여 전기 도금을 실시하는 것을 표면을 거칠게 함으로써 표면의 친수 특성을 강화시키는 수단으로 고려하였다. 본 발명자(들)는 요철 구조를 갖는 열 교환 표면에 대한 친수 특성의 부여를 두 가지 방식으로 구분하였다. 하나는 요철 구조 전체에 대해서 전기 도금을 실시하는 것이고, 다른 하나는 요철 구조의 윗면은 제외하고, 두 개의 옆면과 아래면에 대하여 전기 도금을 실시하는 것이다.1 is a view showing five heat exchange plates each having a different structure depending on whether the unevenness is provided and the plating method. Figure 1 shows a total of five heat exchange surface shapes. These five types of heat exchange surface shapes can be classified according to the presence of irregularities and plating (electrochemical surface treatment) method. The first is the surface of the structure that has no uneven structure and is not plated. The second is the surface of the structure that has no concavo-convex structure and has been plated. The third is the surface of the structure that has a concave-convex structure (fins) and is not plated. The fourth is the surface of the structure that has an uneven structure and is plated as a whole. Fifth is the surface of the structure that has a concave-convex structure and is selectively plated. The reasons for considering the heat exchange surfaces with different structures are as follows. First, it is already known that heat exchange performance can be improved by forming irregularities (fin structures) on the heat exchange surface. Second, it is already known that heat exchange performance can be improved by making the heat exchange surface have hydrophilic properties. The inventor(s) considered electroplating the heat exchange surface disclosed in the aforementioned prior arts as a means of enhancing the hydrophilic properties of the surface by roughening the surface. The present inventor(s) distinguished the imparting of hydrophilic properties to a heat exchange surface having a concave-convex structure in two ways. One is to apply electroplating to the entire concave-convex structure, and the other is to apply electroplating to the two side surfaces and the lower surface of the concave-convex structure except for the upper surface.
도 2는 선택적 도금 처리 방법의 각 단계들을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2의 우측 상단에는 마스킹 처리되기 전 후의 요철 구조 열 교환 표면의 사진이 위치한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 요철(groove) 구조의 열 교환 표면을 제공하는 것이 제1 단계이다. 열 교환 표면에 형성된 요철의 두 개의 옆면과 아래면은 그대로 두고 윗면에 대해서만 마스킹 처리를 실시하는 것이 제2 단계이다. 마스킹 처리는 여러가지 방식으로 실시될 수 있다. 예컨대 폴리머 도포에 의해서 마스킹 처리가 실시될 수 있다. 요철 윗면에 대하여 제거 가능한 테이프를 부착하는 것도 마스킹 처리의 한 방법이다. 어떤 방식으로 마스킹 처리가 이루어지든 제2 단계에 이어서 실시되는 전기 도금 단계에서 요철 윗면에 도금이 되지 않도록 하는 것이 중요하다. 제3 단계로서 전기 도금이 행해지며, 마스킹이 제거된다. 그러면, 요철 구조의 열 교환 표면 중 요철의 윗면을 제외하고 움푹 파여진 공간, 즉 요철의 두 옆면과 아래면에는 전기 도금에 의한 층이 형성된다.2 is a diagram schematically showing each step of the selective plating processing method. In the upper right of FIG. 2 , a photograph of the uneven structure heat exchange surface before and after masking is located. As shown in FIG. 2 , the first step is to provide a heat exchange surface with a grooved structure. The second step is to perform masking treatment on only the upper surface while leaving the two side surfaces and the lower surface of the unevenness formed on the heat exchange surface as they are. The masking process can be performed in a number of ways. For example, a masking treatment may be performed by applying a polymer. Attaching a removable tape to the uneven top surface is also a method of masking treatment. Regardless of the method of masking, it is important to prevent plating on the concave-convex surface in the electroplating step performed subsequent to the second step. As a third step, electroplating is performed, and the masking is removed. Then, a layer by electroplating is formed in the recessed space except for the top surface of the unevenness among the heat exchange surfaces of the uneven structure, that is, the two sides and the bottom surface of the unevenness.
도 3은 선택적 친수 표면의 젖음성 특성에 대하여 개략적으로 도시하는 도면이다. 젖음성(wettability)이란 고체의 표면이 액체와 접촉하여 축축하게 배어드는 성질을 의미한다. 고체 표면의 젖음성이 좋을수록 액체가 고체의 표면에 퍼지기 쉽다. 본 발명자(들)는 상업적으로 생산되어 시장에서 입수 가능한 mm 스케일의 요철 간격을 갖는 열 교환판의 표면에 이온이 제거된 물(DI water) 특정 용량을 제공하였다. 그 결과 도금 처리가 이루어지지 않은 열 교환 판에서는 금속의 낮은 젖음성으로 인하여 물방울이 요철들 사이의 틈으로 스며들지 않음이 관찰되었다. 반면, 도 2에서 설명한 공정에 따라 선택적으로 도금처리가 이루어진 열 교환판에서는 향상된 젖음성으로 인하여 물방울이 요철들 사이의 틈으로 잘 스며드는 것이 관찰되었다. 이러한 관찰 결과를 바탕으로 본 발명자(들)는 선택적 도금처리 된 열 교환 표면의 열 교환 성능이 가장 뛰어날 것이라는 가설을 세우게 되었다. 이러한 가설은 후술하는 실험에 의하여 입증되었다.3 is a diagram schematically illustrating the wettability properties of a selective hydrophilic surface. Wettability refers to the property of a solid surface to be wetted by contact with a liquid. The better the wettability of the solid surface, the easier it is for the liquid to spread on the surface of the solid. The inventor(s) provided a specific capacity of deionized water (DI water) to the surface of a heat exchanger plate having a concave-convex spacing on the mm scale that was commercially produced and available on the market. As a result, it was observed that in the heat exchange plate without plating, water droplets did not penetrate into the gap between the irregularities due to the low wettability of the metal. On the other hand, in the heat exchange plate selectively plated according to the process described in FIG. 2 , it was observed that water droplets permeate well into the gaps between the irregularities due to improved wettability. Based on these observations, the present inventor(s) hypothesized that the heat exchange performance of the selectively plated heat exchange surface would be the best. This hypothesis was verified by the experiments described below.
도 4는 전기 도금의 각 단계 및 전기 도금 장비를 도시하는 도면이다. 즉, 도 4는 도 2에 도시된 선택적 전기 도금을 실시하는 단계들 중 제3 단계의 전기 도금에 해당한다. 전기 도금 과정에서는 제1 단계로 열 교환 표면에 존재하는 native oxide가 제거된다. 제2 단계로 도시된 바와 같이 본 발명의 출원 당시에 알려진 전기 도금 방식으로 전기 도금이 실시되며, 제3 단계로 전기 도금에 사용된 전해질 등의 화학 성분이 제거된다. 도 4의 우측에는 전기 도금에 사용되는 장비들의 사진이 위치된다. 도금에 사용되는 전해질 용액은 여러가지로 제공될 수 있고, 전해질 용액을 변경함으로써 원하는 특성의 표면 도금이 가능해진다. 열교환에 주로 쓰이는 금속인 구리 표면에 적합한 도금법으로서는 Cu2O 도금법과 다공성 니켈(Ni) 도금법이 있다.It is a figure which shows each stage of electroplating and electroplating equipment. That is, FIG. 4 corresponds to the third step of electroplating among the steps of performing the selective electroplating shown in FIG. 2 . In the electroplating process, native oxide present on the heat exchange surface is removed as a first step. As shown in the second step, electroplating is performed by the electroplating method known at the time of the filing of the present invention, and in the third step, chemical components such as electrolytes used for electroplating are removed. On the right side of FIG. 4, pictures of equipment used for electroplating are located. The electrolyte solution used for plating may be provided in various ways, and surface plating of desired properties is made possible by changing the electrolyte solution. As a plating method suitable for the surface of copper, which is a metal mainly used for heat exchange, there are Cu 2 O plating method and porous nickel (Ni) plating method.
도 5는 본 발명자(들)가 실시한 열 교환율 측정 실험에 사용된 실험 환경을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명자(들)는 열전대를 사용하여 전열판의 온도를 측정하였다. 한편, 전열판은 액체의 끓는 점보다 높은 온도로 가열되었다. 이를 위하여, 구리 전열판 하단에 세라믹 히터가 부착되었다. 히터는 직류 전원에 연결되었고, 구리 전열판 및 히터의 측면과 하단은 글라스 울로 단열 처리되었다. 전열판 둘레로는 폴리머 재질의 벽을 설치하여 액체를 담을 수 있게 하였다. 폴리머 재질의 벽에 담기며 하단의 구리 전열판으로부터 열을 전달받는 액체는 증발되며, 시간이 지남에 따라 그 양이 지속적으로 줄어든다. 이러한 실험 환경에서 상술한 다섯 가지 구조의 열교환 표면의 열 교환 성능이 측정되었다. 5 is a diagram illustrating an experimental environment used for a heat exchange rate measurement experiment conducted by the inventor(s). As shown in FIG. 5 , the inventor(s) measured the temperature of the heat transfer plate using a thermocouple. Meanwhile, the heat transfer plate was heated to a temperature higher than the boiling point of the liquid. To this end, a ceramic heater was attached to the bottom of the copper heat plate. The heater was connected to a DC power source, and the side and bottom of the copper heat plate and heater were insulated with glass wool. A wall made of polymer material was installed around the heat transfer plate so that liquid could be contained. The liquid, which is encased in a polymer wall and receives heat from the copper heat plate at the bottom, is evaporated, and its amount continuously decreases over time. In this experimental environment, the heat exchange performance of the heat exchange surfaces of the five structures described above was measured.
도 6은 평판 구조의 열 교환 판과 요철 구조의 열 교환 판에 있어서 수면 높이에 따른 잠긴 상태 변화를 도시하는 도면이다. 도 6의 상단에는 평판 구조의 열 교환 판이, 하단에는 요철 구조의 열 교환 판이 도시된다. 먼저, 도 6의 상단에 도시된 바와 같이, 평판 구조의 열 교환 판이 사용되는 경우 열 교환이 진행됨에 따라 증발에 의해 액체의 양이 줄어들다가 액체가 없어지는 완전 증발 상태에 이르게 된다. 다음으로, 도 6의 하단에 도시된 바와 같이, 요철 구조의 열 교환 판이 사용되는 경우 초기에는 요철의 모든 부분이 액체에 잠긴 상태이다. 증발이 진행될수록 액체의 양이 줄어들어 요철 구조의 일부가 액체의 위로 노출되는 부분적 잠긴 상태에 이르게 된다. 이러한 부분적 잠긴 상태에서는 모든 액체가 요철과 요철 사이의 공간에 수용된다. 열 교환이 계속 진행되면 종국적으로는 액체가 없어지는 완전 증발 상태에 이른다. 6 is a view showing a change in the locked state according to the height of the water surface in the heat exchange plate of the flat plate structure and the heat exchange plate of the concave-convex structure. 6 shows a heat exchange plate having a flat plate structure and a heat exchange plate having a concave-convex structure at the bottom of FIG. 6 . First, as shown in the upper part of FIG. 6 , when a heat exchange plate having a flat plate structure is used, the amount of liquid is reduced by evaporation as heat exchange proceeds, and then the liquid is completely evaporated. Next, as shown in the lower part of FIG. 6 , when a heat exchange plate having a concave-convex structure is used, all of the concave-convex portions are initially immersed in the liquid. As the evaporation proceeds, the amount of the liquid decreases, resulting in a partially submerged state in which a portion of the concave-convex structure is exposed above the liquid. In this partially submerged state, all the liquid is accommodated in the space between the irregularities and the irregularities. If the heat exchange continues, it will eventually reach a state of complete evaporation where the liquid disappears.
도 7과 도 8은 각각 잠긴 상태와 부분적 잠긴 상태에서의 열교환율 분석 모델을 도시하고 있다. 도 7과 도 8의 모델 공히 총 너비 w이며 높이가 H인 요철이 s만큼의 간격을 두고 반복적으로 배치된 상황을 전제로 한다. 요철의 길이는 L이다. 도 7에 도시된 잠긴 상태에서는 전체 면적 A, 즉 (w+s)×L를 통해 열 교환이 일어난다. 도 8에 도시된 부분적 잠긴 상태에서는 부분 면적 Apartial을 통해 열교환이 일어나며, 열의 대부분이 액체가 있는 부분으로 전달되어 나간다.7 and 8 show heat exchange rate analysis models in a submerged state and a partially submerged state, respectively. In both the models of FIGS. 7 and 8 , it is assumed that irregularities having a total width w and a height of H are repeatedly arranged with an interval of s. The length of the unevenness is L. In the submerged state shown in FIG. 7, heat exchange occurs through the total area A, that is, (w+s)×L. In the partially submerged state shown in FIG. 8 , heat exchange occurs through the partial area A partial, and most of the heat is transferred to the liquid portion.
도 9는 본 발명자(들)가 수행한 실험에서 데이터 처리와 관련된 집중계 해석 모델, 이러한 해석 모델을 적용함에 있어서 사용된 가정, 및 증발 열전달 계수 계산 식에 대하여 설명하는 도면이다. 도 9의 도시로써 설명된 사항들은 열 전달 또는 열 교환 분야의 통상적인 전문가가 명확히 이해 가능한 것으로 여겨진다.9 is a view for explaining a concentration system analysis model related to data processing in an experiment performed by the present inventor(s), an assumption used in applying such an analysis model, and an evaporative heat transfer coefficient calculation formula. It is believed that the matters described by the illustration of FIG. 9 are clearly understandable to those of ordinary skill in the field of heat transfer or heat exchange.
도 10은 요철 구조의 열 교환 판과 매질 사이에 열 교환이 이루어질 때 시간의 흐름에 따라 측정된 열전달 계수 변화를 분석한 결과를 도시하는 도면이다. 도10을 참조하면 잠긴 상태(z>0)에서 열전달 계수는 비교적 크게 변하지 않음을 알 수 있다. 반면, 부분적 잠긴 상태(z=0 시점 이후)에서 젖은 면적의 변화가 크게 일어나기 때문에(A -> Apartial) 열전달 계수의 도약이 발생하고 요철 구조 내부 액막이 얇아지면서 열전달 계수는 가파르게 증가하기 시작한다. 이후, 액체가 증발하여 표면이 모두 드러나기 시작하면서 열전달계수는 급격하게 감소한다. 결국, 도 10에 도시된 바와 같은 실험 결과를 통해서 본 발명자(들)는 부분적 잠긴 상태에서 가장 효율 좋은 열전달이 이루어짐을 확인할 수 있었다.FIG. 10 is a view illustrating a result of analyzing a change in a heat transfer coefficient measured over time when heat exchange is performed between a heat exchange plate having an uneven structure and a medium. Referring to FIG. 10, it can be seen that the heat transfer coefficient does not change relatively significantly in the locked state (z>0). On the other hand, since the wet area changes significantly in the partially submerged state (after the time z=0) (A -> A partial ), a jump in the heat transfer coefficient occurs, and as the liquid film inside the concave-convex structure becomes thinner, the heat transfer coefficient starts to increase steeply. After that, as the liquid evaporates and all surfaces begin to be exposed, the heat transfer coefficient rapidly decreases. As a result, through the experimental results as shown in FIG. 10, the inventor(s) could confirm that the most efficient heat transfer was achieved in the partially submerged state.
도 11은 표면 구조에 따라 측정된 열전달 계수를 비교하는 그래프이다. 도 11에 도시된 열전달 계수 값은 완전 증발 상태에 이르기까지 측정되는 최대 열전달 계수 값이다. 이러한 최대 열전달 계수 값은 평판 구조에 있어서 3.95(단위는 이하 공통적으로 kW/m2K), 도금 평판 구조에 있어서 4.52, 도금 없는 요철 구조에 있어서 23.67, 전체적으로 도금된 요철 구조에 있어서 16.20, 선택적으로 도금된 요철 구조에 있어서 39.80인 것으로 확인되었다. 도 11에 도시된 결과로부터 평판 구조를 도금한 경우 열전달 계수가 소폭 상승한 것을 확인할 수 있다. 또한, 평판 구조의 열전달 계수보다 요철 구조의 열전달 계수가 높은 것을 확인할 수 있다. 요철 구조의 경우 전체를 도금한 경우에 열전달 계수는 오히려 감소하였다. 이는 도금으로 인해 젖음성이 증가하여 요철 구조 전체 면적이 젖은 상태가 되기 때문으로 이해된다. 선택적 도금을 적용한 요철 구조의 경우 열전달 계수가 가장 큰 값을 갖는 것으로 확인되었다. 그 이유는 액막이 요철 구조의 내벽에만 남아있고 얇은 액막에 열이 집중되며 증발이 촉진되기 때문인 것으로 이해된다.11 is a graph comparing heat transfer coefficients measured according to surface structures. The heat transfer coefficient value shown in FIG. 11 is the maximum heat transfer coefficient value measured until the complete evaporation state. These maximum heat transfer coefficient values are 3.95 (unit: kW/m 2 K in common) for the flat plate structure, 4.52 for the plated plate structure, 23.67 for the uneven structure without plating, 16.20 for the overall plated uneven structure, optionally It was confirmed to be 39.80 in the plated uneven structure. From the results shown in FIG. 11 , it can be seen that the heat transfer coefficient slightly increased when the plate structure was plated. In addition, it can be seen that the heat transfer coefficient of the concave-convex structure is higher than the heat transfer coefficient of the flat structure. In the case of the concave-convex structure, the heat transfer coefficient was rather decreased when the whole was plated. It is understood that this is because the wettability increases due to plating, and the entire area of the concave-convex structure becomes wet. In the case of the concave-convex structure to which selective plating was applied, it was confirmed that the heat transfer coefficient had the largest value. It is understood that the reason is that the liquid film remains only on the inner wall of the concave-convex structure, heat is concentrated in the thin liquid film, and evaporation is promoted.
표 1은 평판 구조의 열 교환 판에 대하여 측정된 데이터를 보여준다. 실험에 사용된 열 교환 판의 w는 2 cm, s는 1 cm, H는 1 cm, L은 3 cm이다. 따라서, 열전달 계수의 계산에 있어서 사용된 열교환 면적 A((w+s)×L로 계산됨)는 9 cm2이다. 도 12의 표에서 t는 시간이며 초 단위이다. Twall은 구리 전열판의 온도이다.
Figure pat00001
는 히터에 제공된 직류 전원의 전류 값에 전압 값을 곱한 값으로서 일정하게 15 W이다. mcp는 mwall×cp wall을 계산한 값이다. dT/dt는 시간당 구리판의 온도 변화 값이다. 여섯번째 열의 값(S)은
Figure pat00002
-mwall×cp wall×dTwall/dt의 계산 값이다. 구리 전열판으로부터 열을 전달받는 액체로는 에탄올이 사용되었으며, 에탈올의 끓는점, 즉 Tbp는 섭씨 78.37도이다. 가장 우측 열은 최종적으로 계산된 열전달 계수 값이다. 열전달 계수 값의 계산에 있어서는 도 9의 도시로써 설명된 집중계 해석 모델, 가정 및 증발 열전달 계수 계산식이 사용되었다. 측정에 의해 계산된 열전달 계수의 최소 값은 2.70 kW/m2K이고, 최대값은 3.95 kW/m2K이다.
Table 1 shows the measured data for the plate structure heat exchange plate. For the heat exchange plate used in the experiment, w is 2 cm, s is 1 cm, H is 1 cm, and L is 3 cm. Therefore, the heat exchange area A (calculated as (w+s)×L) used in the calculation of the heat transfer coefficient is 9 cm 2 . In the table of FIG. 12, t is time and is in units of seconds. Twall is the temperature of the copper heat plate.
Figure pat00001
is the value obtained by multiplying the current value of the DC power supplied to the heater by the voltage value and is 15 W constant. mcp is the calculated value of m wall × c p wall. dT/dt is the temperature change value of the copper plate per hour. The value (S) in the sixth column is
Figure pat00002
-m wall × c p wall × dT wall /dt is the calculated value. Ethanol was used as the liquid that receives heat from the copper heat plate, and the boiling point of ethanol, that is, T bp, is 78.37 degrees Celsius. The rightmost column is the final calculated heat transfer coefficient value. In the calculation of the heat transfer coefficient value, the concentration field analysis model, assumptions, and the evaporative heat transfer coefficient calculation formula described as illustrated in FIG. 9 were used. The minimum value of the heat transfer coefficient calculated by the measurements is 2.70 kW/m 2 K, and the maximum is 3.95 kW/m 2 K.
tt Twall T wall
Figure pat00003
Figure pat00003
mcpmcp dT/dtdT/dt SS h(kW/mh (kW/m 22 K)_AK)_A
1 One 82.3420682.34206  
2 2 82.3825582.38255 1515 27.327.3 0.0404860.040486 13.894732213.8947322 3.8475783.847578
3 3 82.4143882.41438 1515 27.327.3 0.0318290.031829 14.131068314.1310683 3.8822263.882226
4 4 82.4350882.43508 1515 27.327.3 0.0207020.020702 14.434835414.4348354 3.9454843.945484
5 5 82.4755882.47558 1515 27.327.3 0.0405040.040504 13.894240813.8942408 3.7602573.760257
6 6 82.4985282.49852 1515 27.327.3 0.022940.02294 14.37373814.373738 3.868413.86841
7 7 82.5407482.54074 1515 27.327.3 0.0422180.042218 13.847448613.8474486 3.6890463.689046
8 8 82.575582.5755 1515 27.327.3 0.0347540.034754 14.051215814.0512158 3.7123963.712396
9 9 82.6269782.62697 1515 27.327.3 0.051470.05147 13.59486913.594869 3.5483993.548399
10 10 82.6637282.66372 1515 27.327.3 0.0367570.036757 13.996533913.9965339 3.6219633.621963
11 11 82.6965482.69654 1515 27.327.3 0.0328180.032818 14.104068614.1040686 3.6221063.622106
12 12 82.7473182.74731 1515 27.327.3 0.0507650.050765 13.614115513.6141155 3.4557323.455732
13 13 82.7878382.78783 1515 27.327.3 0.0405260.040526 13.893640213.8936402 3.4943343.494334
14 14 82.8365682.83656 1515 27.327.3 0.0487260.048726 13.669780213.6697802 3.4005263.400526
15 15 82.8540982.85409 1515 27.327.3 0.0175360.017536 14.521267214.5212672 3.5982173.598217
16 16 82.9038882.90388 1515 27.327.3 0.0497880.049788 13.640787613.6407876 3.3429263.342926
17 17 82.9528282.95282 1515 27.327.3 0.0489410.048941 13.663910713.6639107 3.3128333.312833
18 18 82.9780582.97805 1515 27.327.3 0.0252320.025232 14.311166414.3111664 3.4507623.450762
19 19 82.9955182.99551 1515 27.327.3 0.0174550.017455 14.523478514.5234785 3.488743.48874
20 20 83.0257583.02575 1515 27.327.3 0.0302440.030244 14.174338814.1743388 3.3827543.382754
21 21 83.0515683.05156 1515 27.327.3 0.025810.02581 14.29538714.295387 3.3928333.392833
22 22 83.1039283.10392 1515 27.327.3 0.0523580.052358 13.570626613.5706266 3.1851983.185198
23 23 83.1177883.11778 1515 27.327.3 0.0138570.013857 14.621703914.6217039 3.4218823.421882
24 24 83.1609783.16097 1515 27.327.3 0.0431910.043191 13.820885713.8208857 3.205313.20531
25 25 83.2042483.20424 1515 27.327.3 0.0432660.043266 13.818838213.8188382 3.1761523.176152
26 26 83.2357783.23577 1515 27.327.3 0.0315380.031538 14.139012614.1390126 3.2286783.228678
27 27 83.2779183.27791 1515 27.327.3 0.0421350.042135 13.849714513.8497145 3.1354653.135465
28 28 83.2861783.28617 1515 27.327.3 0.0082570.008257 14.774583914.7745839 3.339233.33923
29 29 83.3233983.32339 1515 27.327.3 0.0372220.037222 13.983839413.9838394 3.1367633.136763
30 30 83.3490283.34902 1515 27.327.3 0.0256310.025631 14.300273714.3002737 3.191233.19123
31 31 83.3817483.38174 1515 27.327.3 0.0327210.032721 14.106716714.1067167 3.1274833.127483
32 32 83.4206783.42067 1515 27.327.3 0.0389280.038928 13.937265613.9372656 3.06613.0661
33 33 83.4398283.43982 1515 27.327.3 0.0191480.019148 14.477259614.4772596 3.1728663.172866
34 34 83.4830783.48307 1515 27.327.3 0.0432590.043259 13.819029313.8190293 3.0029843.002984
35 35 83.5241383.52413 1515 27.327.3 0.0410580.041058 13.879116613.8791166 2.9920152.992015
36 36 83.5655683.56556 1515 27.327.3 0.0414310.041431 13.868933713.8689337 2.9659782.965978
37 37 83.6011883.60118 1515 27.327.3 0.0356210.035621 14.027546714.0275467 2.9794712.979471
38 38 83.6327583.63275 1515 27.327.3 0.0315650.031565 14.138275514.1382755 2.9849792.984979
39 39 83.6609983.66099 1515 27.327.3 0.0282440.028244 14.228938814.2289388 2.9880842.988084
40 40 83.6912483.69124 1515 27.327.3 0.0302450.030245 14.174311514.1743115 2.9596942.959694
41 41 83.732483.7324 1515 27.327.3 0.041160.04116 13.87633213.876332 2.8752342.875234
42 42 83.7402183.74021 1515 27.327.3 0.0078160.007816 14.786623214.7866232 3.059393.05939
43 43 83.7811583.78115 1515 27.327.3 0.0409340.040934 13.882501813.8825018 2.8505972.850597
44 44 83.8168483.81684 1515 27.327.3 0.0356960.035696 14.025499214.0254992 2.8610862.861086
45 45 83.8441583.84415 1515 27.327.3 0.0273080.027308 14.254491614.2544916 2.8932932.893293
46 46 83.8702383.87023 1515 27.327.3 0.0260820.026082 14.287961414.2879614 2.8863342.886334
47 47 83.9014983.90149 1515 27.327.3 0.0312580.031258 14.146656614.1466566 2.841642.84164
48 48 83.9412783.94127 1515 27.327.3 0.0397810.039781 13.913978713.9139787 2.7749452.774945
49 49 83.979283.9792 1515 27.327.3 0.0379260.037926 13.964620213.9646202 2.7662142.766214
50 50 84.0024984.00249 1515 27.327.3 0.0232940.023294 14.364073814.3640738 2.8335732.833573
51 51 84.0413584.04135 1515 27.327.3 0.0388610.038861 13.939094713.9390947 2.7308972.730897
52 52 84.0690484.06904 1515 27.327.3 0.0276850.027685 14.244199514.2441995 2.7771152.777115
53 53 84.0971884.09718 1515 27.327.3 0.0281360.028136 14.231887214.2318872 2.7610832.761083
54 54 84.1253284.12532 1515 27.327.3 0.0281490.028149 14.231532314.2315323 2.7475112.747511
55 55 84.1554984.15549 1515 27.327.3 0.0301620.030162 14.176577414.1765774 2.7226332.722633
56 56 84.1880384.18803 1515 27.327.3 0.0325410.032541 14.111630714.1116307 2.6950012.695001
57 57 84.205784.2057 1515 27.327.3 0.0176680.017668 14.517663614.5176636 2.764152.76415
[표 1: 평판 구조의 열 교환 판을 사용한 경우의 데이터 시트][Table 1: Data sheet when heat exchange plate with flat plate structure is used]
도 12는 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 1의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이며, 이로부터 시간에 따른 열전달 계수의 변화 추이를 대략적으로 파악할 수 있다.12 is a graph prepared based on the data in Table 1 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient, from which the change trend of the heat transfer coefficient with time can be roughly understood.
표 2는 도금된 평판 구조의 열 교환 판에 대하여 측정된 데이터를 보여준다. 표에 기재된 값의 물리적 의미와 실험 조건은 표 1의 경우와 동일하다. 측정에 의해 계산된 열전달 계수의 최소 값은 2.87 kW/m2K이고, 최대값은 4.52 kW/m2K이다.Table 2 shows the measured data for the heat exchange plate of the plated plate structure. The physical meaning and experimental conditions of the values in the table are the same as in the case of Table 1. The minimum value of the heat transfer coefficient calculated by the measurements is 2.87 kW/m 2 K, and the maximum is 4.52 kW/m 2 K.
tt Twall T wall
Figure pat00004
Figure pat00004
mcpmcp dT/dtdT/dt SS h(kW/mh (kW/m 22 K)_AK)_A
1 One 84.0069584.00695  
2 2 84.0102784.01027 1515 27.327.3 0.0033240.003324 14.909254814.9092548 2.9370642.937064
3 3 84.0120784.01207 1515 27.327.3 0.0017960.001796 14.950969214.9509692 2.9443442.944344
4 4 84.0115284.01152 1515 27.327.3 -0.00055-0.00055 15.014878515.0148785 2.9572162.957216
5 5 83.998583.9985 1515 27.327.3 -0.01302-0.01302 15.355527915.3555279 3.0313053.031305
6 6 84.0047184.00471 1515 27.327.3 0.006210.00621 14.83046714.830467 2.9244272.924427
7 7 83.9951983.99519 1515 27.327.3 -0.00952-0.00952 15.259759515.2597595 3.014173.01417
8 8 83.9738683.97386 1515 27.327.3 -0.02133-0.02133 15.582418215.5824182 3.089623.08962
9 9 83.9600383.96003 1515 27.327.3 -0.01383-0.01383 15.377640915.3776409 3.0565633.056563
10 10 83.9604583.96045 1515 27.327.3 0.0004270.000427 14.988342914.9883429 2.9789562.978956
11 11 83.9495683.94956 1515 27.327.3 -0.0109-0.0109 15.297460815.2974608 3.0463313.046331
12 12 83.9476383.94763 1515 27.327.3 -0.00192-0.00192 15.052552515.0525525 2.9985942.998594
13 13 83.9369583.93695 1515 27.327.3 -0.01068-0.01068 15.291700515.2917005 3.0520813.052081
14 14 83.9367983.93679 1515 27.327.3 -0.00016-0.00016 15.004313415.0043134 2.9948072.994807
15 15 83.9465483.94654 1515 27.327.3 0.0097450.009745 14.733961514.7339615 2.9357062.935706
16 16 83.967183.9671 1515 27.327.3 0.0205690.020569 14.438466314.4384663 2.8662572.866257
17 17 83.960883.9608 1515 27.327.3 -0.0063-0.0063 15.172099215.1720992 3.0152913.015291
18 18 83.9335483.93354 1515 27.327.3 -0.02726-0.02726 15.744116115.7441161 3.1443033.144303
19 19 83.8993783.89937 1515 27.327.3 -0.03417-0.03417 15.932922915.9329229 3.2016753.201675
20 20 83.8624783.86247 1515 27.327.3 -0.0369-0.0369 16.007342716.0073427 3.2382393.238239
21 21 83.8584983.85849 1515 27.327.3 -0.00398-0.00398 15.108599415.1085994 3.0586423.058642
22 22 83.8596883.85968 1515 27.327.3 0.0011860.001186 14.967622214.9676222 3.0294473.029447
23 23 83.8495783.84957 1515 27.327.3 -0.01011-0.01011 15.276057615.2760576 3.097583.09758
24 24 83.8226983.82269 1515 27.327.3 -0.02688-0.02688 15.733878615.7338786 3.2061433.206143
25 25 83.8192483.81924 1515 27.327.3 -0.00344-0.00344 15.093993915.0939939 3.0776953.077695
26 26 83.7867583.78675 1515 27.327.3 -0.03249-0.03249 15.887086215.8870862 3.2588413.258841
27 27 83.7653283.76532 1515 27.327.3 -0.02143-0.02143 15.585066315.5850663 3.2095873.209587
28 28 83.767183.7671 1515 27.327.3 0.0017820.001782 14.951351414.9513514 3.0780633.078063
29 29 83.762583.7625 1515 27.327.3 -0.0046-0.0046 15.125552715.1255527 3.1165823.116582
30 30 83.7476983.74769 1515 27.327.3 -0.01481-0.01481 15.404422215.4044222 3.1827863.182786
31 31 83.7511283.75112 1515 27.327.3 0.0034360.003436 14.906197214.9061972 3.0778793.077879
32 32 83.7433883.74338 1515 27.327.3 -0.00775-0.00775 15.211465815.2114658 3.1454393.145439
33 33 83.727983.7279 1515 27.327.3 -0.01547-0.01547 15.422412915.4224129 3.1982693.198269
34 34 83.7183683.71836 1515 27.327.3 -0.00954-0.00954 15.260414715.2604147 3.1703183.170318
35 35 83.7026283.70262 1515 27.327.3 -0.01574-0.01574 15.429811215.4298112 3.2149743.214974
36 36 83.7062183.70621 1515 27.327.3 0.0035860.003586 14.902102214.9021022 3.1029333.102933
37 37 83.7045883.70458 1515 27.327.3 -0.00163-0.00163 15.044417115.0444171 3.1335223.133522
38 38 83.6799483.67994 1515 27.327.3 -0.02464-0.02464 15.67267215.672672 3.2795253.279525
39 39 83.6858783.68587 1515 27.327.3 0.0059260.005926 14.838220214.8382202 3.1014543.101454
40 40 83.6771783.67717 1515 27.327.3 -0.00869-0.00869 15.237318915.2373189 3.190093.19009
41 41 83.6660383.66603 1515 27.327.3 -0.01114-0.01114 15.304203915.3042039 3.2108343.210834
42 42 83.6361783.63617 1515 27.327.3 -0.02986-0.02986 15.815287215.8152872 3.3368763.336876
43 43 83.5845883.58458 1515 27.327.3 -0.05159-0.05159 16.408352416.4083524 3.4962573.496257
44 44 83.5568483.55684 1515 27.327.3 -0.02774-0.02774 15.757247415.7572474 3.3754763.375476
45 45 83.5437383.54373 1515 27.327.3 -0.01311-0.01311 15.357848415.3578484 3.2982533.298253
46 46 83.5230683.52306 1515 27.327.3 -0.02067-0.02067 15.564345615.5643456 3.356013.35601
47 47 83.4973383.49733 1515 27.327.3 -0.02573-0.02573 15.702538215.7025382 3.4028013.402801
48 48 83.477283.4772 1515 27.327.3 -0.02012-0.02012 15.549357915.5493579 3.3828833.382883
49 49 83.4562783.45627 1515 27.327.3 -0.02093-0.02093 15.571498215.5714982 3.4016423.401642
50 50 83.4271183.42711 1515 27.327.3 -0.02915-0.02915 15.795931515.7959315 3.4705643.470564
51 51 83.4058683.40586 1515 27.327.3 -0.02126-0.02126 15.580288815.5802888 3.4376343.437634
52 52 83.3765983.37659 1515 27.327.3 -0.02927-0.02927 15.798989115.7989891 3.5062653.506265
53 53 83.3579283.35792 1515 27.327.3 -0.01867-0.01867 15.509609115.5096091 3.4549253.454925
54 54 83.3405183.34051 1515 27.327.3 -0.01741-0.01741 15.475320315.4753203 3.4593623.459362
55 55 83.3269583.32695 1515 27.327.3 -0.01357-0.01357 15.370351815.3703518 3.4453013.445301
56 56 83.2947783.29477 1515 27.327.3 -0.03218-0.03218 15.878486715.8784867 3.5824563.582456
57 57 83.2666583.26665 1515 27.327.3 -0.02812-0.02812 15.767703315.7677033 3.5778923.577892
58 58 83.2440783.24407 1515 27.327.3 -0.02257-0.02257 15.616242915.6162429 3.5599353.559935
59 59 83.2355183.23551 1515 27.327.3 -0.00857-0.00857 15.233851815.2338518 3.4788773.478877
60 60 83.1990983.19909 1515 27.327.3 -0.03642-0.03642 15.994238715.9942387 3.6800693.680069
61 61 83.1819483.18194 1515 27.327.3 -0.01715-0.01715 15.468140415.4681404 3.5717033.571703
62 62 83.1358783.13587 1515 27.327.3 -0.04607-0.04607 16.257738316.2577383 3.7903173.790317
63 63 83.0968583.09685 1515 27.327.3 -0.03902-0.03902 16.065164116.0651641 3.7763363.776336
64 64 83.0435783.04357 1515 27.327.3 -0.05329-0.05329 16.454680516.4546805 3.9119973.911997
65 65 83.0000583.00005 1515 27.327.3 -0.04352-0.04352 16.188123316.1881233 3.88483.8848
66 66 82.9446782.94467 1515 27.327.3 -0.05537-0.05537 16.511682916.5116829 4.010414.01041
67 67 82.8480882.84808 1515 27.327.3 -0.0966-0.0966 17.637125417.6371254 4.3761674.376167
68 68 82.7930682.79306 1515 27.327.3 -0.05501-0.05501 16.501800316.5018003 4.1453924.145392
69 69 82.7060682.70606 1515 27.327.3 -0.087-0.087 17.375209217.3752092 4.452384.45238
70 70 82.6306382.63063 1515 27.327.3 -0.07543-0.07543 17.059375517.0593755 4.4488454.448845
71 71 82.556182.5561 1515 27.327.3 -0.07452-0.07452 17.034532517.0345325 4.5214544.521454
72 72 82.5758182.57581 1515 27.327.3 0.0197080.019708 14.461971614.4619716 3.8206353.820635
73 73 82.6229782.62297 1515 27.327.3 0.0471620.047162 13.712477413.7124774 3.5824583.582458
74 74 82.5912882.59128 1515 27.327.3 -0.03169-0.03169 15.865055115.8650551 4.1759434.175943
75 75 82.564282.5642 1515 27.327.3 -0.02708-0.02708 15.739393215.7393932 4.169624.16962
76 76 82.5860782.58607 1515 27.327.3 0.0218730.021873 14.402867114.4028671 3.7957573.795757
77 77 82.6432582.64325 1515 27.327.3 0.0571750.057175 13.439122513.4391225 3.4943823.494382
78 78 82.7186582.71865 1515 27.327.3 0.0753990.075399 12.941607312.9416073 3.3066763.306676
[표 2: 도금된 평판 구조의 열 교환 판을 사용한 경우의 데이터 시트][Table 2: Data sheet when using a heat exchange plate with a plated plate structure]
도 13은 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 2의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이며, 이로부터 시간에 따른 열전달 계수의 변화 추이를 대략적으로 파악할 수 있다.13 is a graph prepared based on the data in Table 2 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient, from which the change trend of the heat transfer coefficient with time can be roughly understood.
표 3은 도금이 실시되지 않은 요철 구조의 열 교환 판에 대하여 측정된 데이터를 보여준다. 표에 기재된 값의 물리적 의미와 실험 조건은 표 1의 경우와 동일하다. 다만 이 경우에는 액체의 증발에 따라 요철 구조가 완전히 잠긴 경우와 부분적으로 잠긴 경우 모두를 고려하여야 한다. 표 1과 표 2의 실험의 경우에는 평판 구조의 열 교환 판이 사용되었기에 부분적으로 잠긴 경우는 고려할 필요가 없다. 부분적으로 잠기는 경우에 Apartial은 s×L로서 3 cm2이 계산식에 사용되었다. 측정에 의해 계산된 열전달 계수의 최소 값은 5.52 kW/m2K이고, 최대값은 23.67 kW/m2K이다.Table 3 shows data measured for a heat exchange plate having a concave-convex structure that is not plated. The physical meaning and experimental conditions of the values in the table are the same as in the case of Table 1. However, in this case, both cases where the concave-convex structure is completely submerged due to evaporation of the liquid and cases where it is partially submerged should be considered. In the case of the experiments of Tables 1 and 2, there is no need to consider the case of partially submerged since a plate-structured heat exchange plate was used. In the case of partial immersion, A partial is s×L, and 3 cm 2 was used in the calculation. The minimum value of the heat transfer coefficient calculated by the measurements is 5.52 kW/m 2 K, and the maximum is 23.67 kW/m 2 K.
tt Twall T wall
Figure pat00005
Figure pat00005
mcpmcp dT/dtdT/dt SS h(kW/mh (kW/m 22 K)_K)_
AA
h(kW/mh (kW/m 22 K)_K)_
AA partialpartial
1 One 81.7640181.76401    
2 2 81.7066881.70668 1515 27.327.3 -0.05733-0.05733 16.565027116.5650271 5.5161315.516131 16.54839316.548393
3 3 81.6152181.61521 1515 27.327.3 -0.09148-0.09148 17.497294817.4972948 5.9908145.990814 17.97244317.972443
4 4 81.5495381.54953 1515 27.327.3 -0.06568-0.06568 16.793036716.7930367 5.8684575.868457 17.60537117.605371
5 5 81.4816481.48164 1515 27.327.3 -0.06789-0.06789 16.853260516.8532605 6.0179916.017991 18.05397218.053972
6 6 81.3985381.39853 1515 27.327.3 -0.08312-0.08312 17.269094117.2690941 6.3357146.335714 19.00714319.007143
7 7 81.3438881.34388 1515 27.327.3 -0.05465-0.05465 16.491917716.4919177 6.161776.16177 18.48531118.485311
8 8 81.2800881.28008 1515 27.327.3 -0.0638-0.0638 16.741821916.7418219 6.3922836.392283 19.1768519.17685
9 9 81.2202281.22022 1515 27.327.3 -0.05986-0.05986 16.634123416.6341234 6.4845456.484545 19.45363419.453634
10 10 81.1629981.16299 1515 27.327.3 -0.05722-0.05722 16.562215216.5622152 6.5887966.588796 19.76638819.766388
11 11 81.08381.083 1515 27.327.3 -0.07999-0.07999 17.183754317.1837543 7.0376147.037614 21.11284121.112841
12 12 81.0285481.02854 1515 27.327.3 -0.05446-0.05446 16.48675816.486758 6.8904766.890476 20.67142820.671428
13 13 80.9705880.97058 1515 27.327.3 -0.05797-0.05797 16.582499116.5824991 7.0849717.084971 21.25491421.254914
14 14 80.8907780.89077 1515 27.327.3 -0.0798-0.0798 17.178594617.1785946 7.5720147.572014 22.71604122.716041
15 15 80.865880.8658 1515 27.327.3 -0.02498-0.02498 15.681844815.6818448 6.9814466.981446 20.94433820.944338
16 16 80.8020480.80204 1515 27.327.3 -0.06376-0.06376 16.740675316.7406753 7.6482227.648222 22.94466522.944665
17 17 80.7724580.77245 1515 27.327.3 -0.02959-0.02959 15.807697815.8076978 7.3109157.310915 21.93274621.932746
18 18 80.7143780.71437 1515 27.327.3 -0.05808-0.05808 16.585529416.5855294 7.8606837.860683 23.5820523.58205
19 19 80.6664280.66642 1515 27.327.3 -0.04795-0.04795 16.309144216.3091442 7.8911037.891103 23.67330923.673309
20 20 80.6416480.64164 1515 27.327.3 -0.02477-0.02477 15.676357515.6763575 7.6676557.667655 23.00296523.002965
21 21 80.6282680.62826 1515 27.327.3 -0.01338-0.01338 15.365410515.3654105 7.560117.56011 22.68032922.680329
22 22 80.6337480.63374 1515 27.327.3 0.0054770.005477 14.850477914.8504779 7.2890747.289074 21.86722121.867221
23 23 80.6690780.66907 1515 27.327.3 0.0353350.035335 14.035354514.0353545 6.7831076.783107 20.34932220.349322
24 24 80.7219480.72194 1515 27.327.3 0.052870.05287 13.55664913.556649 6.4044766.404476 19.21342819.213428
25 25 80.7940780.79407 1515 27.327.3 0.0721320.072132 13.030796413.0307964 5.9728685.972868 17.91860517.918605
26 26 80.8894680.88946 1515 27.327.3 0.0953850.095385 12.395989512.3959895 5.4667825.466782 16.40034516.400345
27 27 81.0066481.00664 1515 27.327.3 0.1171840.117184 11.800876811.8008768 4.9730264.973026 14.91907914.919079
28 28 81.126981.1269 1515 27.327.3 0.1202610.120261 11.716874711.7168747 4.7222394.722239 14.16671614.166716
29 29 81.280681.2806 1515 27.327.3 0.15370.1537 10.8039910.80399 4.1243824.124382 12.37314512.373145
30 30 81.4409781.44097 1515 27.327.3 0.1603720.160372 10.621844410.6218444 3.8430963.843096 11.52928911.529289
31 31 81.6257681.62576 1515 27.327.3 0.1847890.184789 9.95526039.9552603 3.3974833.397483 10.1924510.19245
32 32 81.8364681.83646 1515 27.327.3 0.2106980.210698 9.24794469.2479446 2.9642612.964261 8.8927828.892782
33 33 82.0528582.05285 1515 27.327.3 0.2163880.216388 9.09260769.0926076 2.7432292.743229 8.22968638.2296863
34 34 82.2788282.27882 1515 27.327.3 0.2259740.225974 8.83090988.8309098 2.510252.51025 7.53074937.5307493
35 35 82.5166882.51668 1515 27.327.3 0.2378530.237853 8.50661318.5066131 2.2793662.279366 6.8380986.838098
[표 3: 도금 안된 요철 구조의 열 교환 판을 사용한 경우의 데이터 시트][Table 3: Data sheet when using a heat exchange plate with an uneven structure without plating]
도 14는 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 3의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이며, 이로부터 시간에 따른 열전달 계수의 변화 추이를 대략적으로 파악할 수 있다.14 is a graph prepared based on the data in Table 3 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient, from which the change trend of the heat transfer coefficient over time can be roughly understood.
표 4는 전체적으로 도금된 요철 구조의 열 교환 판에 대하여 측정된 데이터를 보여준다. 표에 기재된 값의 물리적 의미와 실험 조건은 표 3의 경우와 동일하다. 측정에 의해 계산된 열전달 계수의 최소 값은 5.09 kW/m2K이고, 최대값은 16.20 kW/m2K이다.Table 4 shows the measured data for the heat exchange plate of the overall plated concave-convex structure. The physical meaning and experimental conditions of the values listed in the table are the same as in the case of Table 3. The minimum value of the heat transfer coefficient calculated by the measurements is 5.09 kW/m 2 K, and the maximum is 16.20 kW/m 2 K.
tt Twall T wall
Figure pat00006
Figure pat00006
mcpmcp dT/dtdT/dt SS h(kW/mh (kW/m 22 K)_AK)_A
1 One 81.7105581.71055  
2 2 81.7005981.70059 1515 27.327.3 -0.00995-0.00995 15.271716915.2717169 5.09476075.0947607
3 3 81.6671781.66717 1515 27.327.3 -0.03342-0.03342 15.912393315.9123933 5.36230355.3623035
4 4 81.6383781.63837 1515 27.327.3 -0.0288-0.0288 15.7862415.78624 5.36666785.3666678
5 5 81.6110381.61103 1515 27.327.3 -0.02735-0.02735 15.746573115.7465731 5.39835165.3983516
6 6 81.5798581.57985 1515 27.327.3 -0.03118-0.03118 15.851132115.8511321 5.48697915.4869791
7 7 81.5568281.55682 1515 27.327.3 -0.02303-0.02303 15.628800915.6288009 5.44911915.4491191
8 8 81.5352381.53523 1515 27.327.3 -0.02159-0.02159 15.589325115.5893251 5.47242485.4724248
9 9 81.4942381.49423 1515 27.327.3 -0.041-0.041 16.119163516.1191635 5.73266525.7326652
10 10 81.4690281.46902 1515 27.327.3 -0.02521-0.02521 15.688260315.6882603 5.62480695.6248069
11 11 81.4330881.43308 1515 27.327.3 -0.03594-0.03594 15.981107415.9811074 5.79702875.7970287
12 12 81.4100481.41004 1515 27.327.3 -0.02304-0.02304 15.629101215.6291012 5.71231565.7123156
13 13 81.3710181.37101 1515 27.327.3 -0.03903-0.03903 16.065655516.0656555 5.94825015.9482501
14 14 81.3478581.34785 1515 27.327.3 -0.02315-0.02315 15.632076915.6320769 5.83271915.8327191
15 15 81.295781.2957 1515 27.327.3 -0.05215-0.05215 16.423722316.4237223 6.23733616.2373361
16 16 81.2719181.27191 1515 27.327.3 -0.02379-0.02379 15.649576215.6495762 5.99206595.9920659
17 17 81.2358881.23588 1515 27.327.3 -0.03603-0.03603 15.983564415.9835644 6.19688276.1968827
18 18 81.1950981.19509 1515 27.327.3 -0.04079-0.04079 16.113512416.1135124 6.33746056.3374605
19 19 81.1671481.16714 1515 27.327.3 -0.02796-0.02796 15.763198815.7631988 6.26164466.2616446
20 20 81.114281.1142 1515 27.327.3 -0.05294-0.05294 16.445152816.4451528 6.65855216.6585521
21 21 81.0837881.08378 1515 27.327.3 -0.03042-0.03042 15.830411415.8304114 6.48149066.4814906
22 22 81.0382681.03826 1515 27.327.3 -0.04552-0.04552 16.242805216.2428052 6.76380176.7638017
23 23 80.9984780.9847 1515 27.327.3 -0.03979-0.03979 16.086239716.0862397 6.80000666.8000066
24 24 80.9649780.96497 1515 27.327.3 -0.0335-0.0335 15.914631915.9146319 6.81432096.8143209
25 25 80.9199480.91994 1515 27.327.3 -0.04503-0.04503 16.229264416.2292644 7.07174967.0717496
26 26 80.8993380.89933 1515 27.327.3 -0.02061-0.02061 15.562680315.5626803 6.83655136.8365513
27 27 80.8507280.85072 1515 27.327.3 -0.04861-0.04861 16.326998416.3269984 7.31284637.3128463
28 28 80.8177780.81777 1515 27.327.3 -0.03295-0.03295 15.899589615.8995896 7.21727927.2172792
29 29 80.7699280.76992 1515 27.327.3 -0.04785-0.04785 16.306195816.3061958 7.54941647.5494164
30 30 80.7212380.72123 1515 27.327.3 -0.04869-0.04869 16.329127816.3291278 7.71657587.7165758
31 31 80.6602480.66024 1515 27.327.3 -0.06099-0.06099 16.66502716.665027 8.08503238.0850323
32 32 80.5691380.56913 1515 27.327.3 -0.09112-0.09112 17.487466817.4874668 8.8355568.835556
33 33 80.4237580.42375 1515 27.327.3 -0.14538-0.14538 18.968928618.9689286 10.26250910.262509
34 34 80.2692780.26927 1515 27.327.3 -0.15447-0.15447 19.217085619.2170856 11.24235811.242358
35 35 80.0920380.09203 1515 27.327.3 -0.17724-0.17724 19.838733919.8387339 12.80060412.800604
36 36 79.9474479.94744 1515 27.327.3 -0.14459-0.14459 18.947252418.9472524 13.34596713.345967
37 37 79.7564279.75642 1515 27.327.3 -0.19103-0.19103 20.215064420.2150644 16.20090916.200909
38 38 79.7264979.72649 1515 27.327.3 -0.02992-0.02992 15.816897915.8168979 12.9557212.95572
39 39 79.8269779.82697 1515 27.327.3 0.1004820.100482 12.256841412.2568414 9.34725859.3472585
40 40 79.9390979.93909 1515 27.327.3 0.1121160.112116 11.939233211.9392332 8.45446388.4544638
41 41 80.0656680.06566 1515 27.327.3 0.1265730.126573 11.544557111.5445571 7.56476127.5647612
42 42 80.2470680.24706 1515 27.327.3 0.1813930.181393 10.047971110.0479711 5.94783125.9478312
43 43 80.5154880.51548 1515 27.327.3 0.2684270.268427 7.67194297.6719429 3.97317573.9731757
[표 4: 전체적으로 도금된 요철 구조의 열 교환 판을 사용한 경우의 데이터 시트][Table 4: Data sheet when using a heat exchange plate with an uneven structure plated entirely]
도 15는 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 표 4의 데이터를 기반으로 작성된 그래프이며, 이로부터 시간에 따른 열전달 계수의 변화 추이를 대략적으로 파악할 수 있다.15 is a graph prepared based on the data in Table 4 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient, from which the change trend of the heat transfer coefficient with time can be roughly understood.
표 5는 선택적으로 도금된 요철 구조의 열 교환 판에 대하여 측정된 데이터를 보여준다. 표에 기재된 값의 물리적 의미와 실험 조건은 표 3의 경우와 동일하다. 측정에 의해 계산된 열전달 계수의 최소 값은 7.01 kW/m2K이고, 최대값은 39.80 kW/m2K이다.Table 5 shows the measured data for the selectively plated concave-convex heat exchange plate. The physical meaning and experimental conditions of the values listed in the table are the same as in the case of Table 3. The minimum value of the heat transfer coefficient calculated by measurement is 7.01 kW/m 2 K, and the maximum value is 39.80 kW/m 2 K.
tt Twall T wall
Figure pat00007
Figure pat00007
mcpmcp dT/dtdT/dt SS h(kW/mh (kW/m 22 K)_K)_
AA
h(kW/mh (kW/m 22 K)_K)_
AA partialpartial
1 One 80.930580.9305
2 2 80.896280.8962 1515 27.327.3 -0.0343-0.0343 15.936308115.9363081 7.0093487.009348 21.02804521.028045
3 3 80.8654280.86542 1515 27.327.3 -0.03077-0.03077 15.840157515.8401575 7.052987.05298 21.15893921.158939
4 4 80.8068380.80683 1515 27.327.3 -0.0586-0.0586 16.599725416.5997254 7.5689197.568919 22.70675822.706758
5 5 80.7749880.77498 1515 27.327.3 -0.03185-0.03185 15.869368515.8693685 7.3317147.331714 21.99514121.995141
6 6 80.7595180.75951 1515 27.327.3 -0.01548-0.01548 15.422494815.4224948 7.1714047.171404 21.51421221.514212
7 7 80.7295680.72956 1515 27.327.3 -0.02995-0.02995 15.817525815.8175258 7.4484387.448438 22.34531422.345314
8 8 80.7086380.70863 1515 27.327.3 -0.02093-0.02093 15.571470915.5714709 7.3982057.398205 22.19461522.194615
9 9 80.6880880.68808 1515 27.327.3 -0.02055-0.02055 15.560905815.5609058 7.4587147.458714 22.37614122.376141
10 10 80.648580.6485 1515 27.327.3 -0.03958-0.03958 16.080424816.0804248 7.841617.84161 23.52482923.524829
11 11 80.6308780.63087 1515 27.327.3 -0.01764-0.01764 15.481462815.4814628 7.6084167.608416 22.82524922.825249
12 12 80.6046380.60463 1515 27.327.3 -0.02624-0.02624 15.716297415.7162974 7.8145167.814516 23.44354923.443549
13 13 80.5995880.59958 1515 27.327.3 -0.00505-0.00505 15.137755815.1377558 7.5438877.543887 22.6316622.63166
14 14 80.5761480.57614 1515 27.327.3 -0.02345-0.02345 15.640130415.6401304 7.8770867.877086 23.63125823.631258
15 15 80.5496680.54966 1515 27.327.3 -0.02647-0.02647 15.722740215.7227402 8.0148728.014872 24.04461524.044615
16 16 80.5313980.53139 1515 27.327.3 -0.01827-0.01827 15.49877115.498771 7.9674847.967484 23.90245323.902453
17 17 80.4910780.49107 1515 27.327.3 -0.04033-0.04033 16.100927116.1009271 8.4344048.434404 25.30321225.303212
18 18 80.4726980.47269 1515 27.327.3 -0.01837-0.01837 15.501582915.5015829 8.1913958.191395 24.57418524.574185
19 19 80.4406780.44067 1515 27.327.3 -0.03202-0.03202 15.87414615.874146 8.5179798.517979 25.55393625.553936
20 20 80.4055180.40551 1515 27.327.3 -0.03517-0.03517 15.960004515.9600045 8.7120018.712001 26.13600226.136002
21 21 80.3644180.36441 1515 27.327.3 -0.04109-0.04109 16.121866216.1218662 8.9816838.981683 26.94504826.945048
22 22 80.3136280.31362 1515 27.327.3 -0.05079-0.05079 16.38656716.386567 9.367719.36771 28.1031328.10313
23 23 80.2632180.26321 1515 27.327.3 -0.05041-0.05041 16.37619316.376193 9.6110539.611053 28.83315828.833158
24 24 80.2108180.21081 1515 27.327.3 -0.0524-0.0524 16.430629216.4306292 9.9175179.917517 29.75255129.752551
25 25 80.1742680.17426 1515 27.327.3 -0.03655-0.03655 15.997678515.9976785 9.8517729.851772 29.55531729.555317
26 26 80.1441380.14413 1515 27.327.3 -0.03014-0.03014 15.822712815.8227128 9.909549.90954 29.72861929.728619
27 27 80.1205880.12058 1515 27.327.3 -0.02355-0.02355 15.642805815.6428058 9.9286389.928638 29.78591529.785915
28 28 80.0917380.09173 1515 27.327.3 -0.02885-0.02885 15.787741515.7877415 10.1885710.18857 30.56570830.565708
29 29 80.0396580.03965 1515 27.327.3 -0.05208-0.05208 16.421702116.4217021 10.9282410.92824 32.7847232.78472
30 30 79.9662479.96624 1515 27.327.3 -0.07341-0.07341 17.004147617.0041476 11.8362711.83627 35.50879835.508798
31 31 79.8628279.86282 1515 27.327.3 -0.10342-0.10342 17.823311417.8233114 13.2659513.26595 39.79785839.797858
32 32 79.9328279.93282 1515 27.327.3 0.0699960.069996 13.089109213.0891092 9.3059299.305929 27.91778727.917787
33 33 80.0655680.06556 1515 27.327.3 0.1327470.132747 11.376006911.3760069 7.4547567.454756 22.36426722.364267
34 34 80.337880.3378 1515 27.327.3 0.2722370.272237 7.56792997.5679299 4.2732044.273204 12.81961212.819612
35 35 80.5986680.59866 1515 27.327.3 0.2608610.260861 7.87849477.8784947 3.9278673.927867 11.783611.7836
36 36 80.839480.8394 1515 27.327.3 0.2407420.240742 8.42774348.4277434 3.7920743.792074 11.37622311.376223
[표 5: 선택적으로 도금된 요철 구조의 열 교환 판을 사용한 경우의 데이터 시트][Table 5: Data sheet when using heat exchange plate with selectively plated concave-convex structure]
도 16은 x축을 시간으로, y축을 열전달 계수로 하여 도 20의 측정 데이터를 기반으로 작성된 그래프이며, 이로부터 시간에 따른 열전달 계수의 변화 추이를 대략적으로 파악할 수 있다.16 is a graph created based on the measured data of FIG. 20 with the x-axis as time and the y-axis as the heat transfer coefficient, from which the change trend of the heat transfer coefficient with time can be roughly understood.
도 17은 전열관을 갖는 열교환기를 도시하는 도면이다. 도 17에는 열 교환 탱크의 상부에 위치된 분사 노즐에 냉매가 공급되고, 상기 분사 노즐로부터 분사된 냉매가 중력에 의해 낙하하면서 전열관과 접촉하는 것에 의해 열 전달이 실시되면서 전열관에 공급되는 뜨거운 유체가 냉각되고, 열 교환 탱크의 바닥에 모인 냉매가 냉매 회수관에 의해 회수되는 알려진 구조의 열교환기가 도시되어 있다. 도 17과 관련하여 중요한 사항은 상술한 바와 같은 전체적인 열교환기의 구조가 아니라 젖음성 향상의 결과로 부분적으로 잠기는 상태를 보다 용이하게 달성하는 전열관의 외부에 형성되는 요철 구조 및 냉매의 공급량을 조절하는 것과 관련된 열교환기의 운전 방법이다. 앞서 언급한 본 발명자(들)가 실시한 실험을 통해 부분적으로 도금된 요철 구조의 열 교환 표면이 냉매 등 열교환 액체에 의해 부분적으로 잠길 때 가장 높은 열전달 계수가 달성된다는 점, 즉 열 교환 성능이 극대화된다는 점이 밝혀졌다. 이러한 사실을 고려하면, 도 17에 도시된 바와 같은 열교환기에서 냉매와 접촉하는 전열관의 외부 표면은 요철 구조로 형성되면서 요철의 윗면을 제외한 두 개의 옆면과 아래면이 도금되는 것이 열 교환 성능 측면에서 가장 바람직하다. 또한, 열교환기의 운전에 있어서 시간당 공급되는 냉매의 양이 조절될 필요가 있다. 냉매는 전열관의 외부 표면에 형성된 선택적으로 도금된 요철이 부분적으로 잠기는 상태가 유지되도록 그 공급 속도가 조절될 경우 최대의 열 교환 성능이 발휘될 수 있다. 17 is a view showing a heat exchanger having a heat transfer tube. In FIG. 17 , the refrigerant is supplied to the injection nozzle located at the upper part of the heat exchange tank, and the refrigerant injected from the injection nozzle falls by gravity and the heat transfer is carried out by contact with the heat pipe, and the hot fluid supplied to the heat pipe is shown. There is shown a heat exchanger of a known structure in which the refrigerant is cooled and collected at the bottom of the heat exchange tank is recovered by a refrigerant recovery pipe. 17, the important thing is not the overall structure of the heat exchanger as described above, but rather the uneven structure formed on the outside of the heat transfer tube that more easily achieves a partially submerged state as a result of improving wettability and controlling the supply amount of the refrigerant A method of operating a related heat exchanger. Experiments conducted by the above-mentioned inventor(s) show that the highest heat transfer coefficient is achieved when the partially plated concave-convex heat exchange surface is partially submerged by a heat exchange liquid such as a refrigerant, that is, the heat exchange performance is maximized. point was revealed. Considering this fact, in the heat exchanger as shown in FIG. 17, the outer surface of the heat transfer tube in contact with the refrigerant is formed in a concave-convex structure, and the two side surfaces and the lower surface excluding the upper surface of the concavo-convex are plated in terms of heat exchange performance. Most preferred. In addition, it is necessary to control the amount of refrigerant supplied per hour in the operation of the heat exchanger. The maximum heat exchange performance of the refrigerant can be exhibited when the supply rate of the refrigerant is adjusted so that the selectively plated unevenness formed on the outer surface of the heat transfer tube is partially submerged.
도 18 내지 도 21은 도금 처리된 표면의 전자 현미경 사진들이다. 도 18과 도 19는 Cu2O를 도금한 경우의 사진이고, 도 20과 도 21은 다공성 니켈을 도금한 경우의 사진이다. 두 경우 모두에 있어서 전기 도금을 실시하는 시간을 길게 할수록 표면 거칠기가 거칠어 짐을 확인할 수 있다. 표면 거칠기가 거칠어질수록 열 교환 표면의 젖음성이 향상될 수 있다.18 to 21 are electron micrographs of the plated surface. 18 and 19 are photographs when Cu 2 O is plated, and FIGS. 20 and 21 are photographs when porous nickel is plated. In both cases, it can be seen that the longer the electroplating time, the rougher the surface roughness. As the surface roughness increases, the wettability of the heat exchange surface may be improved.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변경을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described with reference to specific matters, such as specific components, and limited embodiments and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the invention pertains can devise various modifications and changes from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present invention is not limited to the scope of the scope of the present invention. will be said to belong to

Claims (4)

  1. 액체 매질과 접촉하여 열전달을 실시하는 금속 재질의 열 교환 표면이고,
    상기 열 교환 표면은 복수개의 요철을 포함하고,
    상기 요철의 윗면을 제외하고 옆면과 아래면이 전기화학적 표면처리 되어 젖음성이 향상된,
    열 교환 표면.
    A heat exchange surface made of metal that conducts heat transfer in contact with a liquid medium,
    the heat exchange surface comprises a plurality of irregularities;
    Except for the upper surface of the irregularities, the side and lower surfaces are electrochemically treated to improve wettability,
    heat exchange surface.
  2. 액체 매질과 접촉하여 열전달을 실시하는 금속 재질의 열 교환 표면을 형성하는 방법이고,
    복수개의 요철을 포함하는 열 교환 표면을 제공하는 단계와,
    상기 요철의 윗면에 대하여 마스킹을 실시하는 단계와,
    상기 열 교환 표면에 대하여 전기화학적 표면처리를 실시하는 단계와,
    상기 마스킹을 제거하는 단계를 포함하는,
    열 교환 표면을 형성하는 방법.
    A method of forming a heat exchange surface made of a metallic material that conducts heat transfer in contact with a liquid medium,
    providing a heat exchanging surface comprising a plurality of irregularities;
    performing masking on the upper surface of the unevenness;
    subjecting the heat exchange surface to electrochemical surface treatment;
    removing the masking;
    A method of forming a heat exchange surface.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기화학적 표면처리를 실시하는 단계에서는 표면처리 시간을 조절하여 표면거칠기의 정도를 조절하는 단계가 더 포함되는,
    열 교환 표면을 형성하는 방법.
    3. The method of claim 2,
    In the step of performing the electrochemical surface treatment, the step of adjusting the degree of surface roughness by adjusting the surface treatment time is further included,
    A method of forming a heat exchange surface.
  4. 액체 매질과 접촉하여 열전달을 실시하며 복수개의 요철을 갖는 금속 재질의 열 교환 표면을 포함하는 열교환기의 열교환 효율을 높이는 방법이고,
    상기 액체 매질은 상기 열 교환 표면의 상기 요철이 부분적으로 잠기는 상태가 유지되도록 그 공급 속도가 조절되고,
    상기 요철의 윗면을 제외하고 옆면과 아래면이 전기화학적 표면처리 되어 젖음성이 향상되고 부분적으로 잠기는 상태가 유지되기 용이한,
    열교환기의 열교환 효율을 높이는 방법.
    A method of increasing the heat exchange efficiency of a heat exchanger comprising a heat exchange surface made of a metal material having a plurality of irregularities and performing heat transfer in contact with a liquid medium,
    the supply rate of the liquid medium is controlled such that the unevenness of the heat exchange surface remains partially submerged;
    Except for the upper surface of the irregularities, the side and the lower surface are electrochemically treated to improve wettability and to easily maintain a partially submerged state,
    How to increase the heat exchange efficiency of a heat exchanger.
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