원자력발전소 열교환기 성능향상을 위한 나노유체의 열적특성연구

소개글

원자력발전소 열교환기 성능향상을 위한 나노유체의 열적특성연구에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서 론

2. 국내외 연구동향 및 특허조사
2-1 국내 나노기술의 동향
2-2 국외
2-3 국내외 기술 수준 비교표
2-4 나노기술의 산업기술에 미치는 파급효과 분석

3 나노입자 분석 및 선정
3-1 나노입자의 모양
3-2 나노입자의 크기 및 물성치

4. 실험장치 설계 및 방법
4-1 실험장치 이론 및 설계
4-2. 실험장치 사진
4-3 실험방법

5. 실험결과
5-1 나노유체의 온도변화 그래프
5-2 나노유체 체적비별 열전도도
5-3 나노입자 종류별 (Vol 1%)
5-4 나노유체의 체적비별 열전도도 증가 비교표
5-5 실험에 대한 고찰

6. 결 론

본문내용

O3는 체적비에 대해 선형적으로 증가되었다.
시간에 대한 로그스케일로 온도가 직선의 기울기임을 볼 수 있었지만, 실험에 따라 완전한 직선의 기울기가 아님을 볼 수 있었다. 이것은 항온수조를 이용하여 온도를 조절함에 있어서 외부와 100% 차단되지 못한 것이라 판단된다.
또한 탄소나노튜브가 산화처리된 금속 나노입자들보다 더 높은 열전도도를 갖는 이유는 구형이 아닌 튜브모양이 질량당 표면적이 크기 때문인 것으로 보인다.
6. 결 론
기존에 열교환 매체로 사용되어오던 물보다 나노유체의 연전도도 측정에서 향상된 효율을 보였다. 나노입자를 체적비 1%의 소량만 첨가 했음에도 크게 향상되었다. 특히 Fe2O3 의 경우 23%의 열전도도 증가를 보였다. 나노입자의 농도가 높을수록 열전도도상승이 높아짐을 보였다.
본 실험에 의해 나노유체에 대한 다음의 결론들을 도출 하였다.
(1)나노유체는 나노입자의 농도가 커질수록 열전도도의 상승한다. 종류에 따라 상승률이 다르다.
(2)나노유체는 장시간 놔두었을 경우 침전이 되기 때문에 대류가 필요하다.
(3)탄소나노튜브의 나노유체가 열전도도가 산화처리된 금속 나노입자의 나노유체보다 열전도도가 큰 이유는 결정체의 모양에 있다는 판단이다.
현재 선행 연구된 나노입자들의 물성치 등의 결과들이 일관되지 않고 있다. 실험에서 같은 입자임에도 불구하고 보고서마다 차이가 많이 나고 이에 대한 상관식도 서로 차이를 보이고 있다. 또한 자연대류에서 열전도도의 연구가 미흡한 실정이다. 향후 보다 효과적이고 원자로 열교환기에 적합한 나노유체 제조방법이 개발된다면 현재보다 더 높은 열전도율을 갖는 유체를 제조할 수 있다. 그렇게 되면 더욱 다양한 나노유체 제조가 가능해짐에 따라 더욱 향상된 열전달 시스템의 개발이 확대될 것이다. 이로 인한 기대효과로 나노입자를 이용한 열전달 향상으로 열교환기의 고효율화에 따른 에너지 절감을 할 수 있고, 유체 내에 나노입자를 혼합부유시킴으로써 열전달특성을 향상시키고, 원자로 내에서 CHF 현상을 방지할 수 있고, 기존에 열 교환 매체로 사용되던 물보다 높은 열전도성으로 운전비용이 대폭 절감 될 것을 예상 할 수 있다. 원자로 설계 및 안전해석을 비롯하여 증기보일러와 열교환기, 그리고 핵융합장치 냉각로, 고집적 전자부품 등의 냉각장치 설계에서 활용가능하다. 그 외 산업분야에서도 활용가능 하겠다. 가정용 냉장고, 냉장고 장치, 엔진냉각기, cooler, heater, 순간온수기, 공조설비, 냉각탑 등이 있으며, 산업장치는 발전설비, 에너지 산업, 석유화학, 화학공업, 제철산업 등에 다량 사용할 수 있다. 또한 새로운 연구방향인 micro device 등과 같이 극소형 장치에 사용되는 열교환기에 적용이 가능하다.
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키워드

원자력,   논문,   열효율,   열적특성,   나노입자,   나노유체,   열전도,   발전