열 및 물질 전달 설계 -핸드폰 열 교환기 설계

 1  열 및 물질 전달 설계 -핸드폰 열 교환기 설계-1
 2  열 및 물질 전달 설계 -핸드폰 열 교환기 설계-2
 3  열 및 물질 전달 설계 -핸드폰 열 교환기 설계-3
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소개글
열 및 물질 전달 설계 -핸드폰 열 교환기 설계에 대한 자료입니다.
목차
0. 설계 목적

1. 휴대폰 열교환기의 특성

2. 아이디어 : 수직형 마이크로 열 교환기
2-1. 열교환기 형태
2-2. 열 교환 흐름 및 원리

3. 열교환기 구성 요소
3-1. 관, 판의 소재
3-2. 관 내부에 사용되는 유체 : 탄소나노유체

4. 기대효과


5. 참고문헌
본문내용
0. 설계 목적
과거에 출시되었던 2G 휴대폰보다 최근 출시한 스마트폰에서 발열 문제가 크게 발생되고 있다. 핸드폰에서의 발열 원인을 찾고, 가장 큰 발열이 일어나는 부분에 비중 두어 효율적으로 열 교환이 일어날 수 있는 열교환기를 제작한다. 일반적인 열교환기와 달리 휴대폰의 열교환기 이므로, 휴대폰에 맞는 특성을 고려하여 설계하였다.

1. 휴대폰의 열 교환기의 특성
① 가벼워야 한다.
- 휴대성 (무게)
② 교환기가 두껍지 않아야 한다.
- 휴대성 (크기)

시장조사기관 스트래티지 애널리틱스(SA)가 미국과 영국의 스마트폰 사용자를 대상으로 한 설문조사에 따르면 응답자의 90%가 화면이 넓고 두께가 얇은 스마트폰을 선호하는 것으로 나타났다

③ 휴대폰 발열온도 (35~40도) 에 적합해야 한다.
- 휴대폰 발열온도에서 구동하는 열교환기를 사용

← 스마트폰의
발열 온도 측정
------------
④ 빠른 시간 내에 자주 구동이 가능해야 한다.
- 사용이 빈번하기 때문에 구동시간이 오래 걸리면 제 기능을 할 수 없다.
또한, 일회성이 아닌 지속적인 재사용이 가능해야 한다.

잡코리아가 스마트폰을 사용하는 남녀 803명에게 ‘하루에 전화통화 이외의 용도로 스마트폰을 몇 번 정도 이용하는가’ 조사한 결과 ‘20회정도’ 본다는 응답자가 26.9%로 가장 많았다. 이어 ‘10회정도’(16.3%) 본다는 응답자가 많았고, ‘셀 수 없다/수시로 본다’는 응답자도 12.2%로 다음으로 많았다. 횟수로 답한 응답자의 평균은 12.5회로 집계됐다.

➄ 내구성 있고 고강도인 소재
- 휴대용이기 때문에 각종 충격이 가해질 수 있어 그에 버틸 수 있어야 한다.

⇨ 이러한 휴대폰의 발열 특성들을 고려하여 설계하였다. 또한 2G핸드폰보다는 현재 많이 상용화되어 있는 스마트폰의 특성에 초점을 맞추어 휴대폰용 열교환기를 설계하였다.


2. 수직형 마이크로 열 교환기
2-1. 열교환기 형태
핸드폰과 평행한 판에 수직으로 관을 여러 개 위치시킨다. 관의 아래 부분에서 휴대폰에서 발생하는 열을 대류와 전도를 통해 관 내부에 있는 유체로 전달한다. 관 내부의 유체로 휴대폰의 열을 상온으로 이동할 수 있도록 설계하였다. 관을 위 아래로 설치(핸드폰 수직하게)하여 열을 효율적으로 이동시킬 수 있도록 한다. 여러 개의 관이므로 표면적이 커지는 효과가 있다. 또한 판을 여러 겹으로 설치하여 단열 효과를 낸다. 따라서 공기층과 휴대폰 기판의 온도 차이를 발생시켜 온도 구배로 인해 열을 관과 유체를 통해 상온으로 효율적으로 이동할 수 있도록 설계한다.
관을 무수히 많이 꽂아 단열효과의 열을 모두 이동시킬 수 있도록 한다. 판을 여러 겹으로 쌓으나 휴대폰의 특성상 지나치게 두껍지 않도록, 총 두께는 카드 1~2장의 두께로 설계하였다.

▲ 열교환기를 옆에서 본 형태 ▲ 위에서 본 형태

2-2. 열 교환 흐름 및 원리
관의 내부에 있는 유체의 상변화를 이용해 열 교환을 할 것이다. 유체는 증발하면서 열을 흡수하고
참고문헌
[1] 초소형 열교환기 기술 / ESCO / 이기우 / p50-56
[2] power semiconductor cooling solution / thermacore / p1-8
[3] MEMS 기술 및 시장 동향 / IT 테마정보 / 권재홍, 주병권 / 2007 / p1-7
[4] 소형 전자장치의 냉각에 대한 기본 기술 / 한국과학기술정보연구원 / p86-90
[5] 탄소나노튜브 적용 나노유체의 임계 열유속까지의 비등 열전달계수 /
대한기계학회논문집 B권 제 35권 제 7호 / 박기정 외 3인 / 2011 / p665-676
[6] 나노유체를 냉각유체로 사용하는 마이크로 채널 히트 싱크의 냉각효율 /
설비공학 논문집 제 17권 제9호 / 장석필 / 2005 / p849-854