[열전달] 토스터기에서의 식빵의 열전달 현상

소개글

[열전달] 토스터기에서의 식빵의 열전달 현상에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Introduction
2. Unsteady State 2-Dimensional FDM Equation
3. Coding
4. Result
5. Discussion
1) 식빵을 굽는데 가장 적합한 온도
2) 식빵에 효율적으로 열을 전달하기 위한 기술들
3) 다양한 토스트 기계 아이디어
6. Conclusion

본문내용

는 시간이 걸렸다. 그에 비해 200일 때에는 약 1분 30초의 시간이 걸린 것으로 보아 온도가 높도록 조절을 하면 빵이 빨리 구워지는 것을 알 수 있었다. 그러나 너무 높은 온도에서는 빵의 양 표면은 빨리 구워지지만, 식빵의 내부는 그만큼의 열전달이 일어나지 않아 덜 구워질 수 있다. 이러한 현상으로 인해 식빵의 내부를 더욱 따뜻하게 굽기 위해서 시간을 늘린다면, 내부는 잘 구워지지만 양 표면은 타버리는 현상이 일어날 수 있다.
이러한 것을 종합하여, 빵의 내부까지 열전달이 잘 일어나고 시간의 효율성까지 극대화할 수 있는 온도 150가 우리가 설정한 토스터기 System에서의 가장 적합한 온도라고 결론을 내렸다.
2) 식빵에 효율적으로 열을 전달하기 위한 기술들
열전달을 더 잘되게 하기위한 방안에는 여러 가지가 있다. 토스터기와 빵의 거리를 좁혀 토스터기에서 나오는 열이 빵으로 모두 전달되게 하는 방법과 토스터기 윗부분에 뚜껑을 달아 대류로 손실되는 열을 막는 방법이 있다. 또 쇠 판에 가느다란 쇠 바늘을 다수 장착하여 식빵 내부로 관통되게 한 후 그 바늘에서도 열을 발생하게 함으로써 식빵 내부의 여러군데에서 열전달이 일어나도록 하여 식빵 내부에 열이 고루 퍼질 수 있게 할 수 있다. 이 뿐만 아니라 식빵이 토스트기 내부에 들어갈 때 버터와 비슷한 유체가 식빵에 덮이게 하여 열 전도율도 올리고 식빵 겉 표면이 타지 않게 할 수도 있다.
또한 요즘 진행되고 있는 연구를 보면 나노기술을 이용해 열전달 효율을 증가시키는 기술이 있다. 나노채널 멤브레인을 이용해 열 에너지 변환 효율을 향상시킨 디바이스가 개발되었다. Rensselaer Polytechnic Institute의 연구진은 보이지 않는 나노 막대 물질 층을 금속 용기 바닥에 입히면 훨씬 낮은 에너지를 사용하여 물을 끓일 수 있다는 것을 보여 주었다고 한다. 이와 같이 열전달 효율을 증가 시키는 연구가 진행됨에 따라 토스터기 에도 적용할 수 있는 기술도 곧 개발될 것이다.
-다음은 나노채널 멤브레인 기술 기사
열전달 효율을 증가시키는 나노 기술
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-07-03
최근에 나노 기술을 이용하여 에너지 효율을 증가시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 미국 브라운 대학의 물리학과 연구진은 나노채널 멤브레인을 이용하여 에너지 변환 효율이 크게 향상된 디바이스를 개발하였다 [GTB2008050294]. 미국 Rensselaer Polytechnic Institute의 연구진은 Rensselaer Polytechnic Institute의 연구진은 보이지 않는 나노 막대 물질층을 금속 용기 바닥에 입히면 훨씬 낮은 에너지를 사용하여 물을 끓일 수 있다는 것을 보여 주었다. 이와 같은 에너지 효율의 증가는 컴퓨터칩을 냉각시키고 열전달 시스템을 향상시키며 산업체에 가열 시스템의 비용을 절감하는 데 커다란 기여를 할 것으로 보인다. 나노 막대는 현재 나노 기슬 재료의 주요 연구 대상이며, 물리, 재료, 화학, 생물 등 각 분야에서 집중적으로 연구되고 있는 물질이다.
3) 다양한 토스트 기계 아이디어
빵에 버터를 바를 때 쓰는 버터나이프와 토스트기를 결합한 기계. 세라믹 철판에서 열을 발산하여 빵을 구으며 열 감지 센서가 부착되어 있어 화상의 위험도 없다.
빵이 구워지는 것을 직접 확인 할 수도 있고 유리로부터 직접 열 전도가 가능하다.
빵을 밑받침에 올리면 토스트기를 통과하면서 식빵이 구워지게 하는 터널형 토스트기. 터널의 각 부분의 온도에 변화를 주면 식빵이 고루 구워지는데 효과적인 토스트기가 될 수 있다.
6. Conclusion
일상생활에 널리 이용되는 토스트기의 열전달에 초점을 두어 온도에 따른 식빵의 온도 구배를 알아보고 식빵 전체를 고루 구울 수 있는 적당한 온도를 찾아보았다. 토스트기는 평소에 자주 사용함에도 불구하고 겉 표면은 쉽게 타버리고 속은 잘 구워지지 않는 일이 많고 사용 또한 번거롭다. 이러한 토스트기를 더 잘 굽고 더 편리하게 빵을 구울 수 있도록 개발하는데 여러 연구가 진행되고 있다. 이에 도움이 될 만한 기술로써 나노 멤브레인이나 쇠바늘을 이용한 새로운 열전달 방식을 고안해 봤고 요즘 새롭게 개발 되고 있는 여러 가지 토스트기를 살펴보았다. 메커니즘이 복잡하고 어려운 기계는 아니지만 널리 쓰이는 기계로써, 이렇게 열전달 면에서나 사용 면에서 다양한 개발이 이루어진다면 새롭게 개발된 토스트기가 침체된 토스트기 시장에 큰 영향을 끼칠 수 있을 것이다.

키워드

열전달,   토스터,   FDM,   유한차분법,   대류,   비정상상태,   2차원,   코딩