KR20090090836A - Flat heat pipe - Google Patents
Flat heat pipe Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090090836A KR20090090836A KR1020080016336A KR20080016336A KR20090090836A KR 20090090836 A KR20090090836 A KR 20090090836A KR 1020080016336 A KR1020080016336 A KR 1020080016336A KR 20080016336 A KR20080016336 A KR 20080016336A KR 20090090836 A KR20090090836 A KR 20090090836A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat
- heat transfer
- working fluid
- fluid
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F2013/005—Thermal joints
- F28F2013/006—Heat conductive materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프에 관한 것으로서, 특히 작동유체의 비등시 작동유체에 포함된 금속재 나노입자가 비등과정에서 히트파이프 내부의 증발부에 자가 침착되어 증발부 내부의 표면에 나노 다공층을 형성하고, 이를 통하여 열전달 성능을 현저히 향상시키도록 한 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프에 관한 것이다.The present invention relates to a flat plate heat pipe having a nano-porous layer, and in particular, metal nanoparticles contained in the working fluid during the boiling of the working fluid are self-deposited in the evaporating part inside the heat pipe during the boiling process, and thus the surface inside the evaporating part. The present invention relates to a flat plate heat pipe having a nanoporous layer which forms a nanoporous layer and thereby significantly improves heat transfer performance.
일반적으로, 히트파이프(Heat Pipe)는 자기증발, 온도차 등의 열적(熱的) 불균형으로 인하여 형성되는 유체의 밀도차이에 의해 유체 유동이 이루어지는 열전달 원리(사이펀 작용)나 그 장치를 의미한다.In general, a heat pipe refers to a heat transfer principle (siphon action) or a device in which fluid flow is caused by a density difference of a fluid formed due to thermal imbalance such as evaporation and temperature difference.
상기의 히트파이프는 펌프 등의 기계요소에 의한 별도의 동력공급이 없이도 자연대류에 의해 작동되는 것이며, 현재 이것은 열교환기, 전자제품의 냉각장치의 온도상승으로 인해 제품성능이 저하되는 히트페이드(Heat Fade) 현상을 저감시켜주기 위한 냉각용 방열기(Heat Sink) 또는 의료장비 등에 다양하게 적용되어 있고, 그 응용범위가 계속 확산되는 추세에 있다.The heat pipe is operated by natural convection without a separate power supply by a mechanical element such as a pump, and at present, this is a heat fade in which product performance is deteriorated due to a temperature rise of a heat exchanger or a cooling device of an electronic product. It has been applied to cooling heat sinks (Heat Sink) or medical equipment for reducing the fade (phenade), and the application range is continuously spreading.
그러나, 종래의 평판형 히트파이프는 그 작동유체로서 전통적인 열전달매체 인 물(증류수) 등을 사용하므로 이를 전자제품의 냉각장치 등에 적용하는 경우에는 기대할만한 열전달 성능(열전도율)을 발휘할 수 없는 문제점이 있었고, 또, 현재의 기술 수준에서 상기 평판형 히트파이프의 열전달 성능을 향상시키기 위해서는, 다양한 작동유체를 사용하거나, 증발부와 응축부의 열전달 면적을 크게 증대시키는 구조상의 최적화 설계가 이루어져야 하므로 이에 따른 제작상의 어려움이 있었다.However, the conventional flat plate heat pipes use water (distilled water), which is a traditional heat transfer medium, as a working fluid thereof, and thus, when applied to a cooling device of an electronic product, there is a problem that the heat transfer performance (heat conductivity) cannot be expected. In addition, in order to improve the heat transfer performance of the flat plate heat pipe at the current state of the art, it is necessary to use a variety of working fluids, or structural optimization design that greatly increases the heat transfer area of the evaporator and the condenser, so that the production There was a difficulty.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 밀폐형의 평판 형태의 관내에 극초 미세 크기의 금속재 나노입자가 충전유체에 혼합되어 이루어진 작동유체를 주입하고, 상기 충전유체의 비등 과정에서 금속재 나노입자가 자연적으로 증발부 내부 표면에 자가 침착되어 판 구조 등의 최적화 설계를 고려하지 않고도 열전달 성능을 현저히 향상시킬 수 있고, 이를 전자제품 등의 냉각 또는 열교환장치로 다양하게 적용할 수 있도록 한 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to inject a working fluid consisting of ultra-fine metal nanoparticles mixed in a filling fluid in a sealed flat plate tube, the filling During the boiling of the fluid, the metal nanoparticles are naturally deposited on the inner surface of the evaporator, thereby significantly improving heat transfer performance without considering an optimized design such as a plate structure. The present invention provides a flat heat pipe having a nano porous layer.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프는, 진공상태로 밀봉된 평판형 구조를 형성하는 금속재 밀폐관내에 작동유체가 충전되어 상기 작동유체의 열대류 및 중력 작용에 의해 임의의 열교환 대상물로부터 발생된 열을 외부로 전열시켜주는 상하 열전달 구조를 형성하되, 상기 밀폐관 상의 하측 외부에 배치되는 열교환 대상물로부터 흡열 반응하는 접촉부위로서 상기 열교환 대상물로부터 밀폐관내의 작동유체로 전열시켜주는 증발부와, 상기 증발부로부터의 증발 과정에 의해 생성된 기체를 밀폐관내 상부로 전달하기 위한 경로를 형성하는 단열부와, 상기 밀폐관상의 상측 외부로 발열 반응하는 접촉부위로서 상기 단열부를 통해 상부로 전달된 기체를 응축 과정에 의해 액화하여 밀폐관내의 작동유체로부터 밀폐관 외부로 전열시킴과 아울러 액화된 작동유체가 중력 및 압력차에 의해 상기 밀폐관의 내벽을 타고 상기 증발부로 순환되도록 하는 응축부를 구성하는 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프에 있어서, 상기 작동유체는, 열전달매체로서 기능을 하는 충전유체와, 상기 충전유체에 부피비로 0.0005-0.001% 정도 혼입되는 1-50 nm의 입자크기를 갖는 금속재 나노입자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The flat heat pipe having the nanoporous layer according to the present invention for achieving the above object is filled with a working fluid in a metal hermetic tube forming a flat-type structure sealed in a vacuum state, so that the flow and gravity of the working fluid It forms a vertical heat transfer structure that heats the heat generated from any heat exchange object by the action to the outside, and acts in the sealed tube from the heat exchange object as a contact portion that endothermic reaction from the heat exchange object disposed on the bottom outside on the closed tube. As an evaporation unit for heat transfer to the fluid, a heat insulation unit for forming a path for transferring the gas generated by the evaporation process from the evaporation unit to the upper portion of the hermetic tube, and a contact portion for exothermic reaction on the upper side of the hermetic tube The gas delivered to the upper part through the heat insulating part is liquefied by the condensation process to the working fluid in the closed tube. In the flat heat pipe having a nano-porous layer constituting a condensation unit for heat transfer to the outside of the sealed tube and the liquefied working fluid is circulated to the evaporator by the gravity and pressure difference, the liquid The working fluid is characterized in that it consists of a filling fluid that functions as a heat transfer medium and metal nanoparticles having a particle size of 1-50 nm that is incorporated into the filling fluid by about 0.0005-0.001% by volume.
상기 충전유체는 물인 것이 바람직하다.The filling fluid is preferably water.
상기 금속재 나노입자는 금, 은, 구리 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.It is preferable that the said metal material nanoparticle is any one chosen from gold, silver, and copper.
본 발명의 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프는, 평판형 관내에 극 초 미세 크기의 금속재 나노입자가 작동유체 내에 주입된 구조를 이룸으로써 작동유체의 비등시 작동유체에 포함된 금속재 나노입자는 모두 침착되어 나노 다공층을 형성하고 증류수 만이 내부에 남아서 작동유체로 기능토록 함으로써 열전달면적의 증가를 통해 관 구조 등의 최적화 설계를 고려하지 않고도 나노 다공층의 형성으로 기포핵 발생량을 증가시키는 작용에 의해 장치의 열전달 성능을 현저히 향상시킬 수 있고, 이를 반도체나 컴퓨터 장치와 같은 각종 전자제품 등의 냉각 또는 열교환장치로 적용할 경우 장치의 성능 향상을 도모할 수 있으므로 매우 유용한 가치가 있다.The flat heat pipe having the nanoporous layer of the present invention has a structure in which ultra-fine metal nanoparticles are injected into the working fluid in a flat tube, so that the metal nanoparticles contained in the working fluid when the working fluid is boiling, All of them are deposited to form a nanoporous layer, and only distilled water remains inside to function as a working fluid, thereby increasing the amount of bubble nuclei through the formation of the nanoporous layer without considering an optimized design such as a tube structure through an increase in heat transfer area. As a result, the heat transfer performance of the device can be remarkably improved, and when it is applied to cooling or heat exchanger devices such as various electronic products such as semiconductors and computer devices, the performance of the device can be improved, which is very useful.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a planar heat pipe having a nanoporous layer according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프를 개념적으로 나타낸 것이다.1 conceptually shows a flat heat pipe having a nanoporous layer according to the present invention.
본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전도성이 좋은 금속재의 밀폐관(3)의 내부에 열전달 매체로서의 작동유체(1)를 충전하여 진공상태로 밀봉 처리한 구조를 이룬다. 상기 밀폐관(3)의 형상은 둥근 평판형의 구조로 되어 있다.In the planar heat pipe having the nanoporous layer according to the present invention, as shown in FIG. 1, the working fluid 1 as a heat transfer medium is filled in a vacuum in a sealed
상기 밀폐관(3)은 열전달 반응의 과정에 따라 밑면인 증발부(10)와, 윗면인 응축부(30)와, 상기 증발부(10)와 응축부(30)를 연결하는 단열부(20)로 구분된다. The closed
상기 증발부(10)는 상기 밀폐관(3)상의 하측 밑면 외부에 배치되는 열교환 대상물(4)로부터 흡열 반응하는 접촉부위로서, 상기 열교환 대상물(4)로부터 밀폐관(3)내의 작동유체(1)로 전열시켜주는 부분에 해당한다.The
상기 단열부(20)는 상기 증발부(10)와 응축부(30)를 연통시켜 상기 증발부(10)로부터의 증발 과정에 의해 생성된 기체를 밀폐관(3)내 상부의 응축부(30)로 전달하기 위하여 작동유체(1)가 열대류(Heat Convection)될 수 있는 경로를 형성하 는 부분에 해당한다. 이때, 상기 증발부(10)로부터 응축부(30)로 열대류되는 과정에서는 상기 작동유체(1)가 기체(증기)(2)로 상변화된다. The
상기 응축부(30)는 상기 밀폐관(3)상의 상측 외부로 발열 반응하는 접촉부위로서, 상기 단열부(20)를 통해 상부로 전달된 기체를 응축 과정에 의해 액화하여 밀폐관(3)내의 작동유체(1)로부터 밀폐관(3) 외부로 전열시킴과 아울러 액화된 작동유체(1)가 중력(G) 및 압력차에 의해 상기 밀폐관(3)의 내벽을 타고 상기 증발부(10)쪽으로 흘러내려 순환하며 열전달 작용을 연속적으로 수행하게 된다. 상기 응축부(30)에 의한 응축 과정에서는 액체로 상변화되므로 상기 증발부(10)에서의 기화 과정과 함께 그 작동유체(1)가 2상의 상태를 유지하며 순환되는 것이다.The
한편, 본 발명에 사용되는 작동유체(1)는 히트파이프의 내부에 충전되어 증발부(10)와 응축부(30) 사이에서 기체와 액체의 2상으로 순환 유동을 하면서 열전달매체로서 기능을 하는 충전유체(1b)와, 상기 충전유체(1b)에 부피비로 0.0005-0.001% 정도 혼입되는 1-50 nm의 입자크기를 갖는 금속재 나노입자(1a)로 이루어진다.On the other hand, the working fluid 1 used in the present invention is filled in the heat pipe and functions as a heat transfer medium while circulating flow in two phases of gas and liquid between the
상기 충전유체(1b)는 전통적 열전달 유체인 물(증류수, 1b)이 이용될 수 있으며, 그 이외에 알콜, 유기용매 등이 사용될 수도 있다.As the filling fluid 1b, water (distilled water, 1b), which is a conventional heat transfer fluid, may be used. In addition, alcohol, an organic solvent, or the like may be used.
상기 금속재 나노입자(1a)는 금, 은, 또는 구리 등이 사용될 수 있으며, 열전달 유체인 충전유체, 즉 물(1b)이 히트 파이프의 외부, 즉 열교환 대상물(4)로부터 흡열하여 증발되게 될 때, 증발을 할 수 없는 구조상의 특성으로 상기 물(1b)과 함께 증발되지 못하고 물(1b)이 비등하게 되는 증발부 표면에 침착하게 되며, 도 2 에서와 같이 작동유체(1)에 함유된 금속재 나노입자(1a)는 물(1b)이 지속적으로 비등하는 과정에서 점차로 그 하부의 증발부 표면에 지속적으로 침착되면서 나노 다공층(5)을 형성하게 되고, 최종적으로는 물(증류수, 1b)만이 작동유체로서 기능하게 된다.Gold, silver, or copper may be used as the metal nanoparticle 1a, and when a filling fluid, that is, a heat transfer fluid, that is, water 1b is absorbed from the outside of the heat pipe, that is, from the
도 3은 본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프에 형성된 나노 다공층의 표면을 촬영한 사진으로서, 본 발명에 따른 작동유체 즉, 금속재 나노입자를 함유한 작동유체가 비등과정에서 비등된 이후 증발부에 형성된 나노 다공층의 표면 형태를 보여주고 있다. 도 3에서 볼 수 있듯이 증발부의 내부 표면은 미세한 금속재 나노입자(1a, 사진은 은 나노입자임)들이 침착하여 형성된 기공을 갖는 나노 다공층(5)이 형성되어 있음을 알 수가 있다.Figure 3 is a photograph of the surface of the nano-porous layer formed on the flat heat pipe having a nano-porous layer according to the present invention, the working fluid according to the present invention, that is, the working fluid containing the metal nanoparticles boiling in the boiling process Afterwards, the surface shape of the nanoporous layer formed on the evaporation part is shown. As can be seen in Figure 3, the inner surface of the evaporator can be seen that the nano-
참고적으로, 표면에서의 비등열전달과 핵비등에 따른 기포핵 생성량의 증가가 열전달성능의 향상과의 상관관계를 일반적 이론식에 의거하여 설명하면 다음과 같다.For reference, the correlation between the increase in the amount of bubble nucleation due to boiling heat transfer and nuclear boiling on the surface and the improvement of heat transfer performance will be explained based on the general theory.
n" = N c (1-cosθ)(T w -T sat ) ----------(1) n " = N c (1-cos θ ) ( T w - T sat ) ---------- (1)
비등열전달에서 기포의 역할은 표면에서의 열을 이동시키는 역할을 담당하기에 기포생성량의 증가는 곧 열전달 성능의 향상을 가져오게 된다. 식(1)에서 n" 는 기포핵 생성량이며, N c 는 기포를 발생시키기 위한 공간 즉 기포핵의 개수를 나타낸다. θ는 표면의 기포 접촉각도이며, T w 는 표면 온도, T sat 는 액체의 포화온도이다. 식(1)에서 볼 수 있듯이 N c 의 증가 즉, 핵생성 공간의 증가, 즉 작은 나노 다공층의 증가는 n" (기포핵 생성량)의 증가를 가져오고, 나노 다공층의 형성으로 표면의 기공의 크기가 작아짐에 따라 접촉각 θ는 커져 역시 n"(기포핵 생성량)의 증가 효과를 가져 오는 것으로 알 수 있다.Since the role of bubbles in boiling heat transfer plays a role of transferring heat at the surface, an increase in the amount of bubble generation leads to an improvement in heat transfer performance. In Equation (1), n " is the amount of bubble nuclei, N c is the space for generating bubbles, that is, the number of bubble nuclei. Θ is the bubble contact angle of the surface, T w is the surface temperature, and T sat is the Saturation temperature. As can be seen in Eq. (1), the increase of N c , that is, the increase of nucleation space, that is, the increase of small nanoporous layer, leads to the increase of n " (bubble nucleation) and the formation of nanoporous layer. As the pore size of the surface decreases, the contact angle θ increases, which also increases the n "
따라서, 본 발명과 같이 작동유체에 함유된 금속재 나노입자의 자가 침착에 따른 나노 다공층을 형성하고 그에 따른 기포량의 증가로 본 발명의 나노 다공층(5)을 갖는 평판형 히트파이프는 종래의 장치에 비해 열전달 성능과 열전달 한계점을 향상시키는데 크게 기여할 수 있다.Therefore, the flat heat pipe having the
도 4는 본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프의 열전달 효과를 비교하기 위한 그래프로서, 도 4의 (A)는 금속재 나노입자를 전혀 넣지 않고 증류수 만을 작동유체로 사용한 히트 파이프의 열전달 효과를 나타낸 것이고, 도 4의 (B)는 본 발명에 따라 금속재 나노입자(은 나노입자)를 함유시킨 작동유체(1)에 의해서 증발부에 나노 다공층(5)을 형성시키고, 다시 파이프의 내부에 증류수(1b)를 넣어서 열전달 성능 실험을 수행하였을 경우의 열전달 효과를 나타낸 그래프이며, 도 4의 (C)는 히트 파이프의 내부에 주입되는 금속재 나노입자(은 나노입자)가 본 발명에서 주입시키는 농도보다 높은 작동유체의 작동에 따른 열전달 효과를 나타낸 결과이다. 상기 그래프에서 세로축의 는 발열부와 냉각부의 온도차이로 온도차가 크면 열전달이 일어나지 않기에 온도만 상승하는 것이고, 열전달이 빨리 일어날수록 열이 방출되어 온도차는 떨어지게 되며, 가로축은 Q(W)는 히트파이프 밑면 증발부에 공급하는 열량{보통, 와트(Watt)단위로 정의함}을 의미한다. Figure 4 is a graph for comparing the heat transfer effect of the flat heat pipe having a nano-porous layer according to the present invention, Figure 4 (A) is a heat transfer of a heat pipe using only distilled water as a working fluid without any metal nanoparticles 4B shows the
도 4를 참조하면, 순수 증류수(1b)에 대한 실험은 그래프 (A)의 결과에서 보 듯이 열전달 성능이 현저히 떨어지는 것으로 나타났으며, 본 발명에 따른 실험인 (B)의 그래프는 그래프 (A)의 경우보다 열전달 효과가 현저히 향상되는 것으로 관찰되었으며, 이는 나노 다공층(5)의 형성에 따른 열전달 성능 향상임을 알 수 있으며, 이는 곧 본 발명이 열전달 성능 향상에 지대한 효과가 있음을 알 수 있다. 또한 실험 (C)의 열전달 효과는 금속재 나노입자에 의해서 나노 다공층이 형성됨에 의해서 일부 향상된 열전달 효과를 기대할 수도 있으나, 일부의 데이터는 실험 (B)의 경우보다 열전달 효과가 현저히 감소되는 것으로 나타났으며, 이는 금속재 나노입자에 의해서 나노 다공층이 증발부에 형성되는 정도나 또는 금속재 나노입자가 히트 파이프의 내부에서 덩어리 형태로 응집되는 정도에 따라 서로 상이한 결과가 나타나는 것으로 확인 되었다.Referring to Figure 4, the experiment on pure distilled water (1b) was shown that the heat transfer performance is significantly reduced as shown in the results of the graph (A), the graph of the experiment (B) according to the present invention is a graph (A) It was observed that the heat transfer effect is significantly improved than in the case, which can be seen that the heat transfer performance is improved by the formation of the nano-porous layer (5), which can be seen that the present invention has a significant effect on improving the heat transfer performance. In addition, the heat transfer effect of the experiment (C) may be expected to improve some of the heat transfer effect by the nano-porous layer formed by the metal nanoparticles, but some data show that the heat transfer effect is significantly reduced than that of the experiment (B) It was confirmed that the results were different depending on the degree of formation of the nanoporous layer by the metal nanoparticles in the evaporation part or the degree of aggregation of the metal nanoparticles in the form of agglomerates in the inside of the heat pipe.
한편, 본 발명에서 사용되는 작동유체에서 금속재 나노입자가 물에 혼합되는 비율은 물에 1-50 nm의 입자크기를 갖는 금속재 나노입자가 부피비로 0.0005-0.001% 정도 함유되는 것이 바람직하다.On the other hand, in the working fluid used in the present invention, the ratio of the metal nanoparticles to water is preferably contained in the water in the metal nanoparticles having a particle size of 1-50 nm in a volume ratio of about 0.0005-0.001%.
상기 금속재 나노입자의 부피비가 0.0005%이하의 농도에서는 일반적으로 금속재 나노입자(1a)의 침착 정도가 떨어져 표면에 나노 다공층(5)의 불균일한 분포를 가져오게 되며, 이는 곧 열전달 성능향상에 큰 향상을 가져오지는 못하게 된다.In the case where the volume ratio of the metal nanoparticles is less than 0.0005%, the deposition degree of the metal nanoparticles 1a is generally decreased, resulting in a nonuniform distribution of the
또, 금속재 나노입자가 함유된 작동유체의 금속재 나노입자의 부피비가 0.001% 이상일 경우에는 금속재 나노입자가 함유된 작동유체(1)의 특성상 금속재 나노입자간의 평균 자유행로(mean free path)의 감소로 입자간의 상호 접근력이 증가하게 되며, 이에 따라 입자간의 응집력이 증가하여 오히려 입자의 침착보다는 응 집에 의해 금속재 나노입자가 성장하여 히트파이프 내부에서 침착하지 못하고 남아 내부 열전달 작용에 따른 유동의 방해 요인으로 작용하게 된다. In addition, when the volume ratio of the metal nanoparticles of the working fluid containing the metal nanoparticles is 0.001% or more, due to the characteristics of the working fluid 1 containing the metal nanoparticles, the mean free path between the metal nanoparticles is reduced. The mutual access force between the particles increases, and thus the cohesion between particles increases, rather than the deposition of particles, metal nanoparticles grow due to coagulation and fail to deposit inside the heat pipe, which remains as a barrier to flow due to internal heat transfer. It will work.
일반적으로 식 (1)에서처럼 비등시 기포 핵의 수가 증가할수록 기포량은 증가하여 열전달 성능 향상에 도움을 줄 것이며, 높은 농도(0.001%이상)에서는 침착량도 증가하여 나노 다공층(5)의 두께가 증가할 것으로 예상할 수 있으나, 오히려 금속재 나노입자의 응집량이 증가하고 금속재 나노입자(1a)가 성장하여 침착하지 못하여 증류수만 남지 못하고 열전달 매체가 아닌 불순물로서 남아서 작동 유체의 원활한 순환을 필요로 하는 히트파이프의 구조상 유체 유동 방해 요인으로 작용하여 열전달 저해요인으로 작용하게 된다. 이는 나노유체가 작동중 응집에 따라 발생하는 일반적인 단점이며, 이는 농도가 증가할수록 심해지는 면이 있다.In general, as the number of bubble nuclei increases during boiling, as in Equation (1), the amount of bubbles increases to help improve heat transfer performance. At high concentrations (0.001% or more), the amount of deposition increases, so that the thickness of the
또한, 본 발명에서 작동유체내에 혼합되는 금속재 나노입자는 그 크기가 1-50nm의 범위를 갖는 것이 바람직하다.In addition, the metal nanoparticles mixed in the working fluid in the present invention preferably has a size in the range of 1-50nm.
상기 금속재 나노입자의 크기가 50nm를 초과하는 경우에는 입자간의 인력이 커져 동일 농도에서 입자의 응집이 형성될 수 있는 가능성이 증가하게 되므로 입자들의 응집으로 내부에서 덩어리 형태로 유동을 방해하게 될 것이며, 또 금속재 나노입자의 크기가 1nm 이하인 경우에는 나노입자의 분산의 어려움으로 금속재 나노입자의 제조가 불가능할 것이다. When the size of the metal nanoparticles exceeds 50nm, the attraction force between particles increases, which increases the possibility of forming agglomerates of particles at the same concentration. In addition, when the size of the metal nanoparticles is 1nm or less, it will be impossible to manufacture the metal nanoparticles due to the difficulty of dispersing the nanoparticles.
도 1은 본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프의 구조를 도시한 개념도이고,1 is a conceptual diagram showing the structure of a flat heat pipe having a nano porous layer according to the present invention,
도 2는 도 1의 부분 확대도이며,2 is a partially enlarged view of FIG. 1;
도 3은 본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프에 형성된 나노 다공층의 표면을 촬영한 사진이고,3 is a photograph of the surface of the nano-porous layer formed on the flat heat pipe having a nano-porous layer according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 나노 다공층을 갖는 평판형 히트파이프의 열전달 효과를 비교하기 위한 그래프이다.Figure 4 is a graph for comparing the heat transfer effect of the flat heat pipe having a nano-porous layer according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1 : 작동유체 1a : 나노입자1: working fluid 1a: nanoparticle
1b : 충전유체 2 : 기체(증기)1b: Filling fluid 2: Gas (vapor)
3 : 밀폐관 4 : 열교환 대상물3: sealed tube 4: heat exchange object
5 : 나노 다공층 10 : 증발부(열흡수부)5: nano porous layer 10: evaporation part (heat absorption part)
20 : 단열부 30 : 응축부(열방출부)20: heat insulation part 30: condensation part (heat dissipation part)
G : 중력G: gravity
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080016336A KR20090090836A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Flat heat pipe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080016336A KR20090090836A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Flat heat pipe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090090836A true KR20090090836A (en) | 2009-08-26 |
Family
ID=41208569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080016336A KR20090090836A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Flat heat pipe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20090090836A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108488891A (en) * | 2018-02-02 | 2018-09-04 | 清华大学 | A kind of flat-plate heat pipe heating end of combination semiconductor |
KR20180125077A (en) * | 2017-05-11 | 2018-11-22 | 주식회사 케이씨텍 | Apparatus for heating chemical and the method thereof |
KR20210088809A (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-15 | 엘지전자 주식회사 | Display device |
-
2008
- 2008-02-22 KR KR1020080016336A patent/KR20090090836A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180125077A (en) * | 2017-05-11 | 2018-11-22 | 주식회사 케이씨텍 | Apparatus for heating chemical and the method thereof |
CN108488891A (en) * | 2018-02-02 | 2018-09-04 | 清华大学 | A kind of flat-plate heat pipe heating end of combination semiconductor |
KR20210088809A (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-15 | 엘지전자 주식회사 | Display device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hung et al. | Evaluation of the thermal performance of a heat pipe using alumina nanofluids | |
Alawi et al. | Fluid flow and heat transfer characteristics of nanofluids in heat pipes: a review | |
TWI312858B (en) | A method of manufacturing a heat transfer device | |
CN100453955C (en) | Heat pipe and manufacturing method thereof | |
Cheng et al. | Nanofluid two-phase flow and thermal physics: a new research frontier of nanotechnology and its challenges | |
Chen et al. | Application of water-based SiO2 functionalized nanofluid in a loop thermosyphon | |
US20070230128A1 (en) | Cooling apparatus with surface enhancement boiling heat transfer | |
US20130020053A1 (en) | Low-profile heat-spreading liquid chamber using boiling | |
Vijayakumar et al. | Thermal characteristics studies on sintered wick heat pipe using CuO and Al2O3 nanofluids | |
CN105803420A (en) | Diamond composite wrapped by graphene and/or carbon nanotubes and preparation method and application of diamond composite wrapped by graphene and/or carbon nanotubes | |
CN103047630A (en) | Superconductive nanofluid radiator and working method thereof | |
Razvarz et al. | Experimental study of Al2O3 nanofluids on the thermal efficiency of curved heat pipe at different tilt angle | |
KR20090090836A (en) | Flat heat pipe | |
WO2015105519A1 (en) | Evaporating device having porous media and method for manufacturing thereof | |
Sichamnan et al. | A case study on internal flow patterns of the two-phase closed thermosyphon (TPCT) | |
WO2021263114A2 (en) | Planar bridging-droplet thermal diode | |
Liu et al. | Effects of different concentrations of Al2O3 nanoparticles and base fluid types on pool boiling heat transfer in copper foam with bottom condensed reflux | |
CN113133283B (en) | Heat dissipation device and manufacturing method thereof | |
CN204286182U (en) | A kind of silicon-base miniature loop circuit heat pipe cooler | |
CN112702899A (en) | Ultrathin soaking plate based on self-wetting fluid as working solution and application | |
KR100991205B1 (en) | A method for Producing working fluid using Non-Metallic of Nanometer-sized and working fluid Thereby, Heat pipe, apparatus for Producing working fluid | |
KR20050017632A (en) | Heat Pipe using Nano Fluid as working fluid | |
CN214177905U (en) | Ultrathin soaking plate based on self-wetting fluid as working solution | |
KR200331847Y1 (en) | Heat Pipe using Nano Fluid as working fluid | |
KR20050017631A (en) | Two-phase Loop Thermosyphon using Nano Fluid as working fluid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |