가열된 다공성 재료 표면에 충돌하는 액적의 증발거동 = Evaporation behavior of a water droplet impinging onto heated porous substrates

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본 학위논문에서는 가열된 다공성 표면에 충돌하는 물 액적의 증발 거동에 대해 실험 및 수치 모사가 수행되었다. 실험을 통해 다공성 기판의 초기 표면 온도 및 투과도, 액적의 충돌 속도에 따른 열, 수력학적 거동을 확인하였으며, 수치 모사를 통해 물 액적의 증발 완료 시간을 예측하는 연구를 수행하였다. 투과도가 서로 다른 4가지의 다공성 기판이 사용되었으며, 균일한 입경을 갖는 유리 알갱이를 소결하여 제작되었다. 시간에 따른 다공성 기판 내부의 온도 변화를 확인하기 위해 3개의 열전대를 삽입하였다. 직경이 2.6mm이고 $30^\cir C$ 의 온도를 갖는 물 액적을 0.8 m/s - 2.3 m/s의 속도로 다공성 기판에 충돌 시켰으며, 다공성 기판의 온도는 $50^\cir C$ - $90^\cir C$ 까지 변경되었다. 충돌 전 액적의 온도와 초기 표면 온도의 차이가 $20^\cir C$ 에서 $60^\cir C$로 3배 증가함에 따라 증발 완료 시간이 약 75% 짧아졌으며, 액적의 충돌 속도가 약 3배 증가함에 따라 증발 시간은 약 30% 감소하였다. 반면, 다공성 기판의 투과도가 약 16배 증가함에 따라 액적의 증발 완료 시간이 30% 증가함을 확인하였다. 이는 초기 표면 온도 및 충돌 속도가 증가할수록 최대 젖음 직경이 증가하여 열전달 면적이 넓어져서 증발 시간이 감소하며, 다공성 기판의 투과도가 증가할수록 최대 젖음 직경이 감소하여 증발 완료 시간이 증가하였다. 액적의 증발 시간을 예측하기 위해, 적절한 가정들을 이용하여 수치 모사를 수행하였다. 액적이 다공성 기판에 충돌 후 증발이 일어나는 과정 동안, 시간에 따른 기판 내부의 온도 변화를 모사할 수 있었으며, 실험을 통해 얻은 증발 완료 시간을 최대 오차 25% 범위 내로 예측할 수 있었다.
Advisors
이상용researcherLee, Sang Yongresearcher
Description
한국과학기술원 :기계공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2016
Identifier
325007
Language
kor
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 기계공학과, 2016.8 ,[xi, 128 p. :]

Keywords

액적 증발; 가열된 다공성 표면; 물 액적 충돌; 충돌 속도; 투과도; Drop evaporation; Heated porous substrates; Water drop impingement; Impact velocity; Permeability

URI
http://hdl.handle.net/10203/221072
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=663045&flag=dissertation
Appears in Collection
ME-Theses_Ph.D.(박사논문)
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