Heat pipe, Thermosyphon에서의 Nanofluid(나노유체)

 

- Heat pipe & Thermosyphon

- Nanofluid란

- 나노유체의 역할/특성

- Nanofluid 물질 in heat pipe & thermosyphon

- 안정성

- Thermal enhancement in heat pipe or thermosyphon

 

 Heat pipe & Thermosyphon

 

2022.02.02 - [정리, 공부/기계공학 & 시스템설계] - Heat pipe 원리, 특징, 파라미터, 구간분류, 사용 주의사항

2022.02.03 - [정리, 공부/기계공학 & 시스템설계] - Thermosyphon, heat pipe parameters, 실험 계산

 

 Nanofluid란

 

아주 작은, 나노미터 사이즈의 (보통 전도성) 파티클을 유체, 젤 등에 넣어 사용하는

파티클의 사이즈가 작아짐에 따라 파티클의 표면적이 늘어나고

그로인해 반응면적이 늘어나며 파티클의 용액 속에서의 영향성이 증가한다.

즉, 아주 작은 질량으로도 아주 큰 표면적을 확보하여 파티클이 용액에서 큰 영향력을 행사하게 만들어준다.

https://slidesplayer.org/slide/11036485/

 

 나노유체의 역할/특성

 

• 열전달 강화 + 효율 강화 ~ 사이즈 작아짐으로써 효율 증가
• 증발기(evaportator) 표면에 나노 파티클이 침전됨으로써 표면이 거칠어지고 그로인해 반응면적 증가(forming a micor/nano relief on the surface, 돌기 같은 느낌) = 열저항 감소
• 나노파티클=버블 사이즈 줄이고, 빨리 생성되게 (나노파티클의 영향으로 사이즈가 작게 형성 or 버블파괴 = 열전달 양호, 열저항 감소)
• 랜덤운동(브라우니안 모션) + 컨텍 엥글 감소(벽~유체 = 접촉 증가로 열저항 감소) à higher capillary force(큰 모세관 힘)
• 하지만 많은 실험의 낮은 input power에서 한계를 보인 열저항 감소치
• 고농도 – 뭉침 – 열물성 감소 = 안정성이 하나의 중요한 요인임이 확인됨

 

 Nanofluid 물질 in heat pipe & thermosyphon

 

• Metal NPs ~ Gold, Cu, Al, Ag NPs
• Metal-oxide NPs: high stability ~ Iron oxide, titanium dioxide, Al2O3, TiSiO4, CuO, Al2O3
• Carbonic and carbonic-oxide nanostructures: normally unstable with hydrophilic liquid
• Working fluid ~ water/ethyleneglycol (water-EG), water/diethyleneglycol (water-DEG), acetone, ethanol,

 

 안정성

 

• pH값, 계면활성제, 온도, 점성 등이 나노유체의 안정성과 관련
• 계면활성제의 경우, 안정성을 높이기 위해 사용하지만, 나노유체의 열전도도, 점성과 같은 물성치를 상당치 바꾸기도(안 좋은 방향으로)

 

 Thermal enhancement in heat pipe or thermosyphon

 

• evaporator와 condenser 간의 온도차 감소
• 열저항 감소
• 열전달 증가 + h (heat transfer coefficient) 값 증가 + 열효율 증가