KR101713671B1 - 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치는 내부에 나노유체가 흐르기 위한 통로를 구비한 파이프, 파이프에 배치되어 나노유체의 온도를 측정하는 온도센서, 파이프의 양단에 배치되어 양단 간 압력차를 측정하는 압력센서 및측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도를 측정하는 열전도도 측정부를포함한다.

Description

나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING THERMAL CONDUCTIVITY OF NANOFLUID}
본 발명은 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.
일반적으로, 나노유체(nanofluid)란 기본유체(예시적으로 물, 에틸렌글리콜 및 오일 등)에 나노크기(일반적으로 100 nm 이하)의 고체입자들을 분산시켜 안정화된 2상 유체(two phase)를 말한다. 특히, 나노유체는 나노크기인 고체입자의 분산으로 인해 기본유체에 비해 뛰어난 열전달율을 보여주는 것으로 알려져 있으며, 이로 인해 다양한 분야에서 냉각유체로서 적용되고 있다.
일반적인 유체의 열전도율 측정방법으로는 크게 정상상태법과 비정상상태법의 두 가지로 나누어진다. 정상상태법은 유체가 채워져 있는 두 표면사이의 온도 차이를 일정하게 유지하도록 하는데 필요한 열유속(heat flux)을 측정하는 정상상태법(steady-state method)이다. 이러한 정상상태법은 두 표면의 배열이 불완전하면 정확도가 크게 떨어지는 단점이 있다.
한편, 비정상열선법(transient hot-wire method)은 온도와 저항간의 관계가 잘 알려진 아주 가는(반경이 수 내지 수십 마이크로미터)열선에 일정한 전력에 해당하는 전류를 흘려 가열할 때 시간에 따른 열선의 온도 상승 특성이 측정하려는 유체의 열전도율에 따라 다르게 나타나는 것을 이용하는 방법으로, 정상상태법과 비교하여 액체 내에서 일어나는 자연대류의 영향을 억제할 수 있어서 정밀한 열전도율 측정이 가능하고 측정에 소요되는 시간도 매우 짧은 장점이 있다.
이러한 비정상열선법을 이용하여 나노유체의 열전도도를 측정하는 장치와 관련하여, 선행기술인 한국공개특허 제 2012-0017977 호 (발명의 명칭: 비정상열선법을 이용한 나노유체의 열전도도 측정장치)는 열선의 장력 및 기울기를 고려하여 측정오차를 최소화함으로써 나노유체의 열전도도를 정확하게 측정할 수 있는 비정상열선법을 이용한 나노유체의 열전도도 측정장치에 대해 개시하고 있다.
그러나, 이러한 비정상열선법을 이용한 열전도도 측정방법은 유동 시스템 내 입자의 비규칙적인 운동에 대한 영향을 고려할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 파이프에 단열재를 구비함으로써, 외부로의 열손실을 최소화하여 가열 효과를 향상시키고, 유체의 이동 경로를 평행선 상에 배치함으로써, 압력의 영향을 최소화하여 측정의 정확도를 높이면서도 유동 시스템 내 입자의 비규칙적인 운동을 고려한 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치 및 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 더 존재할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치는 내부에 나노유체가 흐르기 위한 통로를 구비한 파이프, 파이프에 배치되어 나노유체의 온도를 측정하는 온도센서, 파이프의 양단에 배치되어 양단 간 압력차를 측정하는 압력센서 및측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도를 측정하는 열전도도 측정부를포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 방법은 파이프 내부에 나노유체를 공급하는 단계, 파이프에 배치된 온도센서로부터 나노유체의 온도를 측정하는 단계, 파이프의 양단에 배치된 압력센서로부터 양단 간 압력차를 측정하는 단계 및 측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도를 측정하는 단계를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 외부로의 열손실 및 외부 공기와의 열교환 효과를 최소화하여 열전도도 측정 오차를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 경우, 유동 상태에서 파이프 내 비균일한 입자 운동의 효과를 고려한 나노유체의 유효열전도도를 측정할 수 있다. 더불어, 나노유체의 적용을 위한 응용분야에서 정적인 상태에서 측정된 열전도도 특성 데이터만 활용하여 시스템을 설계할 시 발생할 수 있는 예측 오류를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 파이프에 열선이 둘러싸인 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 파이프에 단열재가 둘러싸인 형상을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치에 설치되는 온도센서의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치로부터 산출된 열전도도의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치로부터 산출된 나노유체와 정제수의 유효 열전도도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)는 파이프(10), 온도센서(20), 압력센서(30), 열전도도 측정부(40), 커버(50) 및 나노유체 주입기(60)를 포함한다.
본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)는 파이프(10)에 배치된 온도센서(20) 및 압력센서(30)로부터 측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도 측정부(40)에 의해 열전도도를 측정하는 장치이다.
이러한 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)는 파이프(10)를 둘러싸는 단열재를 통하여 1차적으로 외부로의 열손실을 최소화하고, 외부 공기를 차단하는 커버(50)를 통하여 2차적으로 외부 공기와의 열교환을 차단하여 나노유체의 열전도도의 측정 오차를 줄이는 효과가 있다.
또한, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)는 나노유체의 이동 경로인 파이프(10) 및 나노유체의 유량을 조절하여 주입하는 나노유체 주입기(60) 등을 평행선 상에 배치함으로써, 압력의 영향을 최소화하여 측정의 정확도를 높이고, 종래의 비정상열선법을 이용한 열전도도 측정방법으로는 고려할 수 없었던 파이프내 입자의 비규칙적인 운동을 고려하여 나노유체의 열전도도를 측정할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)의 세부 구성에 대한 구체적인 설명을 하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 파이프에 열선이 둘러싸인 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치의 파이프에 단열재가 둘러싸인 형상을 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치에 설치되는 온도센서의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)는 파이프(10), 온도센서(20), 압력센서(30), 열전도도 측정부(40), 커버(50), 나노유체 주입기(60), 지지대(70) 및 나노유체 저장용기(80)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 파이프(10)는 내부에 나노유체가 흐르기 위한 통로를 구비한다. 예를 들어, 파이프(10)의 형상은 길이 1m 및 내경 1.75mm이고, 파이프(10)의 재질은 스테인레스 스틸(stainless steel) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적으로, 파이프(10)는 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)의 중간에 위치할 수 있으며, 나노유체 주입기(60)로부터 주입된 나노유체가 파이프(10)의 내부의 통로를 관통하여 나노유체 저장용기(80)으로 배출되도록 할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 파이프(10)는 열선(101)에 의해 일정한 간격으로 파이프(10)의 적어도 일부가 둘러싸이도록 형성 될 수 있다. 예시적으로, 열선(101)은 파이프(10)의 외주면을 따라 5mm 간격으로 파이프(10)의 일부를 둘러서 감쌀 수 있다.
또한, 파이프(10)의 양단의 열선(101)에는 파이프(10)를 가열시키기 위한 전원공급장치(11)가 연결될 수 있다.
예시적으로, 전원공급장치(11)에 의해 열선(101)에 전류가 인가될 경우, 열선(101)의 온도는 상승될 수 있고, 이로 인해, 열선(101)에 의해 일정한 간격으로 둘러싸인 파이프(10)의 온도가 상승할 수 있다.
따라서, 열선(101)의 양단에 연결된 전원공급장치(11)는 파이프(10)를 가열시키기 위한 전원을 열선(101)으로 공급할 수 있다.
이때, 열선(101)은 Cr: 20%, Al: 3%, Fe: Remainder로 이루어진 철합금 열선일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 열선(101)은 절연재(102)에 의해 피복된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 절연재(102)는 열선(101)을 피복함으로써, 인가된 전류 때문에 감전의 위험이 있는 열선(101)의 감전을 방지할 수 있다.
이때, 절연재(102)는 절연물질로서 세라믹 파이버(ceramic fiber)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, 파이프(10)는 열선(101)에 의해 둘러싸인 파이프(10)의 전체가 단열재(103)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다.
예시적으로, 파이프(10)는 절연재(102)로 피복된 열선(101)에 의해 일정한 간격으로 파이프(10)의 적어도 일부가 둘러싸이고, 열선(101)에 의해 둘러싸인 파이프(10)의 전체가 단열재(103)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다.
여기서, 단열재(103)는 열선(101)에 의해 둘러싸인 파이프(10)의 전체를 둘러싸는 형태로 형성됨으로써, 열선(101)이 파이프(10)를 가열하는 효과를상승시킬 수 있다.
이때, 단열재(103)는 폴리에틸렌 수지(polyethylene resin)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, 절연재(102)로 피복된 열선(101)과 단열재(103)로 둘러싸인 파이프(10)의 단면을 보면, 파이프(10)는 중앙에 배치되고, 파이프(10)의 둘레를 1차적으로 절연재(102)로 둘러싸고, 2차적으로 단열재(103)로 둘러싼 형태로 형성될 수 있다.
온도센서(20)는 파이프(10)에 배치되어 나노유체의 온도를 측정할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 온도센서(20)는 파이프(10)의 일단으로부터 제 1 간격만큼 떨어진 위치에서 제 1 간격보다 좁은 제 2간격으로 복수개가 부착될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 온도센서(20)는 파이프(10)의 하부에 일정한 간격(d)으로 복수개가 부착될 수 있다. 예를들어, 온도센서(20)는 납땜에 의하여 파이프(10)의 하부에 부착될 수 있다.
예시적으로, 온도센서(20)는 파이프(10)의 일단으로부터 500mm 떨어진 위치로부터 100mm 간격으로 배치될 수 있다. 즉, 파이프(10)의 일단으로부터 500mm, 600mm, 700mm, 800mm, 900mm되는 지점에 온도센서(20)가 부착될 수 있다. 또한, 온도 센서(20)는 정확한 열전달 성능을 평가하기 위해 파이프(10)의 일단으로부터 나노유체가 흐를 시 Nu(Nusselt)수가 일정해지는 지점 이후 구간에 부착할 수 있다.
이때, 온도센서(20)는 예시적으로 써모커플와이어(thermocouple wire)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와같이, 압력센서(30)는 파이프(10)의 양단에 배치되어 양단 간 압력차를 측정할 수 있다. 이때, 파이프(10)의 양단에는 튜브(62)가 연결되고, 튜브(62) 에 연결되는 T자관에 압력센서(30)가 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 압력센서(30)는 차압센서(differential pressure tranducers)일 수 있다.
열전도도 측정부(40)는 측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도를 측정할 수 있다. 이러한 열전도도 측정부(40)는 커버(50)의 외부에 위치할 수 있으며, 구체적인 설명은 다른 도면들을 참고하여 후술하기로 한다.
커버(50)는 외부 공기를 차단하며 전면에 개구부가 구비될 수 있다. 또한, 커버(50)는 파이프(10)를 내장하는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 커버(50)의 개구부에 의하여 파이프(10)의 교환 및 설치 작업을 손쉽게 할 수 있다. 예를 들어, 커버(50)는 아크릴 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 커버(50)는 외부로의 열 손실을 차단함으로써, 열전도도의 측정 오차를 줄일 수 있다.
나노유체 주입기(60)는 커버(50)의 외부에 배치되며, 나노유체의 유량을 조절하여 주입할 수 있다.
지지대(70)는 나노유체 주입기(60)와 일직선 상에 배치되도록 파이프(10)의 하부에서 파이프(60)를 지지한다.
다시 말해서, 나노유체 주입기(60)는 파이프(10)와 일직선 상에 배치될 수 있으며, 이로인해 압력의 영향을 최소화 할 수 있다.
이러한 나노유체 주입기(60)는 파이프(10)의 일단과 인접한 위치에 배치하며, 나노유체의 유량을 조절하는 펌프(61)를 포함하고, 펌프(61)로부터 펌핑된 나노유체를 파이프(10)로 공급하는 튜브(62)를 포함할 수 있다.
펌프(61)는 파이프(10)와 일직선 상에 배치될 수 있으며, 이로인해 튜브(62)의 휘어짐을 방지하는 효과가 있다.
이때, 펌프(61)는 주사기 펌프일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
튜브(62)는 펌프(61)를 통해 끌어올인 나노유체를 파이프(10)로 공급할 수 있다. 즉, 튜브(62)는 나노유체가 흐를 수 있는 통로의 기능을 할 수 있다.
또한, 튜브(62)는 펌프(61)와 일직선 상에 위치되고, 파이프(10)의 양단에 연결될 수 있다. 이러한 튜브(62)에는 T자관이 연결될 수 있다. 여기서, T자관에는 압력센서(20)가 구비될 수 있다.
이때, 튜브(62)는 테프론 튜브로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 튜브(62)는 적용온도의 범위가 넓으며, 무독성이고, 산성 및 알칼리 유체에 반응하지 않아야 한다.
나노유체 저장용기(80)는 파이프(10)의 타단과 인접한 위치에 배치하며, 파이프(10)로부터 배출되는 나노유체를 저장할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)의 열전도도 측정부(40)에 의해 나노유체의 열전도도를 산출하는 방법을 설명하고자 한다.
열전도도 측정부(40)는 온도센서(20)와 압력센서(30)로부터 측정된 온도 및 압력 데이터에 기초하여 아래의 수식1에 의해, 파이프(10) 벽면으로부터 균일 열유속(uniform heat flux) 조건에서의 나노유체의 유효 열전도도를 산출할 수 있다.
[수식1]
Figure 112015120473467-pat00001
여기서, p는 나노유체의 밀도[kg/m3]이고, Cp는 나노유체의 비열[J/kg-K]이고, V는 나노유체의 부피유속[m3/s]이고, L은 유체가 흐르는 파이프의 총 길이[m]이고, Tout은 파이프의 타단에서의 온도[K]이고, Tin은 파이프의 일단에서의 온도[K]이고, Tw는 파이프의 벽면온도[k]이고, Tm은 나노유체의 온도[K]이다.
이때, Tw는 파이프(10) 벽면에 부착된 온도센서(20)로부터 온도를 측정하여 결정된다. 또한, Tm은 Tin과 Tout을 연결하는 온도 그래프에서 온도센서(20)가 부착된 지점에서의 온도이며, 아래의 수식2에 의해 산출된다.
[수식2]
Figure 112015120473467-pat00002
여기서, a=(Tout-Tin)/L이고, b=Tin이고, Tout은 파이프의 타단에서의 온도[K]이고, Tin은 파이프의 일단에서의 온도[K]이고, L은 유체가 흐르는 파이프의 총 길이[m]이고, x는 온도센서가 부착된 지점으로서 파이프에서의 길이방향으로의 위치(즉, 0≤x≤L, 예시적으로, x=500mm)이다.
도 6은 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치로부터 산출된 열전도도의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 열전도도 측정부(40)로부터 위의 수식에 의해 산출된 나노유체의 시간에 따른 열전도도를 나타낸 것으로서, 시간이 경과함에 따라, 열전도도가 일정한 값에 수렴하여 정상상태에 도달하는 것을 나타낸다. 다시말해서, 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)의 파이프(10) 내부의 나노유체의 상태가 균일 열유속(uniform heat flux)이 되는 것을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치로부터 산출된 나노유체와 정제수의 유효 열전도도를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, SiO2 1vol.%의 나노유체와 정제수(DIW: deionized water)를 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)에 각각 공급하여 유효열전도도를 측정한 결과, 다수의 유량 및 열유속 조건에서의 나노유체의 유효열전도도가 정제수의 유효열전도도 보다 높게 나타났다. 특히, 높은 열유속(12kW/m2)에서의 정제수의 유효열전도도 보다 낮은 열유속(3kW/m2)에서의 나노유체의 유효열전도도가 높은 경향이 뚜렷하게 나타났다.
이때, 비정상열선법에 의한 정적 상태(Static)에서의 정제수의 유효열전도도보다 나노유체의 유효열전도도가 약 7% 증가한 것에 반해, 40ml/min 유량 조건에서의 나노유체의 유효열전도도는 정제수의 열전도도도보다 7%이상 증가한 것으로 나타났다.
이러한 결과는 파이프 내 비균일(non-homogeneous)입자 운동의 영향에 대한 고려가 반드시 필요한 것을 나타내고 있으며, 본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)는 이러한 문제점을 해결하여 나노유체의 유동 상태에서의 파이프 내 비균일한 입자 운동의 효과를 고려한 나노유체의 유효열전도도를 측정하는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 방법에 대해 설명한다.
상술한 도 1 내지 도7에 도시된 구성 중 동일한 기능을 수행하는 구성의 경우 설명을 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 우선, 파이프(10) 내부에 나노유체를 공급한다(S110).
어이서, 파이프(10)에 배치된 온도센서(20)로부터 나노유체의 온도를 측정한다(S120).
다음으로, 파이프(10)의 양단에 배치된 압력센서(30)로부터 양단 간 압력차를 측정한다(S130).
마지막으로, 측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도를 측정한다(S140).
예시적으로, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 방법을 설명하면, 나노유체 주입기(60)의 펌프(61)로부터 파이프(10) 내부에 나노유체의 유량을 조절하여 공급할 수 있다. 이어서, 전원공급장치(11)에 의하여 가열된 파이프(10)의 내부에 흐르는 나노유체의 온도를 파이프(10)에 부착된 온도센서(20)로 측정하고, 파이프(10)의 양단의 나노유체의 압력차를 파이프(10)에 구비된 압력센서(30)로부터 측정한다. 다음으로, 측정된 온도 및 압력 데이터에 기초하여 열전도 측정부(40)를 통하여 열전도도를 산출할 수 있다.
본 발명의 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치(1)에 의해 나노유체의 열전도도를 측정할 경우, 외부로의 열손실 및 외부 공기와의 열교환을 차단하여 정확하게 열전도도를 측정할 수 있다. 또한, 비정상열선법을 이용하여서는 고려할 수 없었던 비균일한 입자 운동의 효과를 고려한 유동 상태에서의 나노유체의 유효열전도도를 측정할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치
10: 파이프 11: 전원공급장치
101: 열선 102: 절연재
103: 단열재 20: 온도센서
30: 압력센서 40: 열전도도 측정부
50: 커버 60: 나노유체 주입기
61: 펌프 62: 튜브
70: 지지대 80: 나노유체 저장용기

Claims (15)

  1. 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치에 있어서,
    내부에 나노유체가 흐르기 위한 통로를 구비한 파이프;
    상기 파이프에 배치되어 상기 나노유체의 온도를 측정하는 온도센서;
    상기 파이프의 양단에 배치되어 상기 양단 간 압력차를 측정하는 압력센서; 및
    상기 측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도를 측정하는 열전도도 측정부를 포함하되,
    상기 파이프를 내장하도록 형성되어 외부 공기를 차단하며 전면에 개구부가 구비된 커버; 및
    상기 커버의 외부에 배치되며, 상기 파이프와 일직선 상에서 상기 나노유체의 유량을 조절하여 주입하는 나노유체 주입기를 더 포함하고,
    상기 온도센서는 상기 파이프의 일단으로부터 상기 나노유체가 흐를 시 Nu(Nusselt)수가 일정해지는 지점 이후까지의 간격인 제 1 간격만큼 떨어진 위치에서 상기 제 1 간격보다 좁은 제 2 간격으로 상기 파이프의 하부에 복수개가 부착되는 것인 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노유체 주입기와 일직선 상에 배치되도록 상기 파이프의 하부에서 상기 파이프를 지지하는 지지대를 더 포함하는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프의 타단과 인접한 위치에 배치하며, 상기 파이프로부터 배출되는 상기 나노유체를 저장하는 나노유체 저장용기를 더 포함하는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노유체 주입기는
    상기 파이프의 일단과 인접한 위치에 배치하며, 상기 나노유체의 유량을 조절하는 펌프를 포함하는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 펌프로부터 펌핑된 나노유체를 상기 파이프로 공급하는 튜브를 포함하되,
    상기 튜브는 상기 펌프와 일직선 상에 위치되고, 상기 파이프의 양단에 연결되는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 튜브는 테프론 튜브로 이루어지는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 튜브와 연결되는 T자관을 포함하되,
    상기 T자관에는 상기 압력센서가 구비되는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프는 열선에 의해 일정한 간격으로 상기 파이프의 적어도 일부가 둘러싸이고, 단열재에 의해 상기 열선에 의해 둘러싸인 파이프의 전체가 둘러싸이도록 형성되되,
    상기 열선은 절연재에 의해 피복된 형태로 형성되는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파이프의 양단의 열선에는 상기 파이프를 가열시키기 위한 전원공급장치가 연결되는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 단열재는 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 열선은 Cr: 20%, Al: 3%, Fe: Remainder로 이루어진 철합금 열선인 것인, 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 장치.
  14. 삭제
  15. 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    커버에 내장된 파이프 내부에 나노유체 주입기를 통하여 나노유체를 공급하는 단계;
    상기 파이프에 배치된 온도센서로부터 상기 나노유체의 온도를 측정하는 단계;
    상기 파이프의 양단에 배치된 압력센서로부터 상기 양단 간 압력차를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 온도와 압력차에 기초하여 열전도도를 측정하는 단계를 포함하되,
    상기 커버는 외부 공기를 차단하며 전면에 개구부가 구비되고,
    상기 나노유체 주입기는 상기 커버의 외부에 배치되며, 상기 파이프와 일직선 상에서 상기 나노유체의 유량을 조절하고,
    상기 온도센서는 상기 파이프의 일단으로부터 상기 나노유체가 흐를 시 Nu(Nusselt)수가 일정해지는 지점 이후까지의 간격인 제 1 간격만큼 떨어진 위치에서 상기 제 1 간격보다 좁은 제 2 간격으로 상기 파이프의 하부에 복수개가 부착되는 것인 나노유체의 열전도도를 측정하기 위한 방법.
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