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열전달 성능 측정 대상물인 유체를 담기 위한 통 형상의 유체 용기;상기 유체 용기 내부 중앙에 수직방향으로 길게 연장된 형태로 배치되고 흐르는 전류에 의해 발열하여 상기 유체 용기 내의 유체를 가열하는 열선과, 상기 열선이 배치된 상태를 지지하면서 제공되는 전류가 상기 열선에 흐를 수 있도록 상기 유체 용기의 외부에서 상기 열선의 양쪽 단부까지의 전기적 통로를 제공하며 상기 열선의 저항보다 낮은 저항을 갖는 도전 경로를 포함하는 측정부;상기 유체 용기의 측벽의 소정 지점에서 온도 측정 단부가 상기 유체 용기의 내부로 돌출되게 설치되어, 상기 열선에서 멀리 떨어진 상기 유체 용기의 내벽면 근처에서의 유체의 온도를 측정하는 온도측정부; 및상기 유체의 열유속과 온도를 일정하게 유지되도록 상기 열선을 가열하는 데 필요한 전류 및 전압의 비례적분미분(PID) 제어를 수행하면서 상기 열선으로 전력을 공급하는 전원부를 포함하여,상기 유체 용기의 사이즈는 상기 열선을 발열시켜 상기 유체 용기 내의 유체를 지속적으로 가열할 때 제1 시간 동안에 시간에 따라 상기 유체의 온도가 일정하게 유지되기에 충분히 큰 사이즈이며,열적 평형 상태에서 상기 유체의 유동이 발생하기 전의 제1 시간 동안, 시간에 따른 상기 열선의 저항 변화값에 따른 온도 변화와 상기 열선에 제공되는 외부 전원에 의한 상기 열선의 발열률을 이용하여 상기 유체의 열전도도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 시간이 지나서 상기 유체에서 유동이 발생한 후 유체역학적 및 열적 정상 상태에서, 상기 열선에서 발생하는 열유속, 상기 열선의 온도 그리고 상기 온도측정부에 의해 측정되는 상기 유체의 온도를 이용하여 상기 유체의 대류 열전달 계수를 측정할 수 있도록 구성되어, 상기 유체의 열전도도와 대류 열전달 계수 두 가지 모두를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 장치
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제1항에 있어서, 상기 온도측정부는 상기 유체 용기의 측벽에서 상기 유체 용기 안으로 돌출되어 상기 유체 용기의 내측벽 근처에서의 유체의 온도를 측정하도록 설치된 복수 개의 열전대 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 장치
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제2항에 있어서, 상기 복수 개의 열전대 소자는 상기 유체 용기의 축방향과 원주방향 중 적어도 어느 한 가지 방향으로 등간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 장치
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제1항에 있어서, 상기 측정부는 상기 유체 용기의 외부에서 상기 도전 경로를 통해 상기 열선을 가열하는 데 필요한 전력을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 장치
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제4항에 있어서, 상기 도전 경로는 상기 유체 용기의 외부에 배치되어 상기 전원부에 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전극단자; 상기 유체 용기 내의 입구 근처와 바닥 근처에 각각 이격 배치되어 상기 열선의 상단 및 하단과 각각 결합하는 열선 상부 고정블록 및 열선 하부 고정블록; 상기 제1 전극단자에서 상기 열선 하부 고정블록까지 연장되어 서로 전기적으로 연결시켜주는 제1 도체 막대; 그리고 상기 제2 전극단자에서 상기 열선 상부 고정블록까지 연장되어 서로 전기적으로 연결시켜주는 제2 도체 막대를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 장치
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제5항에 있어서, 상기 측정부는, 조립을 위해 상기 측정부가 상기 유체 용기 속으로 진입할 때 상기 유체 용기 내부로 돌출된 상기 온도측정부에 걸리지 않게 가이드해주고, 상기 열선 상부 고정블록의 상면과 상기 열선 하부 고정블록의 하면에 각각 접합되어 받쳐주는 상부 및 하부 가이드 지지부재; 상기 상부 및 하부 가이드 지지부재 사이에 개재되어 이들 간에 일정한 간격이 유지되도록 지지해주는 한 개 이상의 고정막대; 및 상기 상부 가이드 지지부재의 상면과 접합되면서 상기 유체 용기의 상부를 덮으면서 밀폐시키는 덮개부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 장치
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제1항에 있어서, 상기 대류 열전달 계수 측정 시, 상기 유체에서 유동이 발생하는지 여부는 상기 유체의 평균 온도가 변하지 않으면서 발열체인 상기 열선이 정상 상태에 도달하는 것을 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 장치
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제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 유체의 열전달 성능 측정 장치를 사용하여 상기 유체 용기 내의 유체의 열전도도와 대류 열전달 계수 두 가지 모두를 측정하기 위한 방법으로서,상기 열선의 저항값을 측정하고, 상기 열선에 전류를 흘려 전압값을 구하여 상기 열선의 평균길이당 발열량을 산출하고, 상기 열선의 초기 저항값에 대한 저항값의 변화를 측정하여 상기 열선의 온도 변화를 산출하고, 산출된 값들을 소정의 열전도도(k)의 산출식에 적용하여 상기 열전도도를 산출하는 단계; 및상기 유체가 유체역학적 및 열적 평형 상태에서 상기 열선의 온도를 일정하게 유지하고, 상기 열선의 발열률과 측면 면적을 이용하여 열 유속을 산출하고, 상기 온도측정부를 이용하여 상기 열선으로부터 멀리 떨어진 상기 유체 용기의 내측벽 근처에서의 유체의 온도를 측정하여, 상기 열선의 온도, 산출된 열 유속 및 측정된 상기 유체의 온도를 소정의 대류 열전달 계수(h)의 산출식에 적용하여 상기 대류 열전달 계수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제8항에 있어서, 상기 열선의 저항값은 상기 열선을 미지의 저항으로 하는 휘트스톤 브리지 회로를 구성하여 측정하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제8항에 있어서, 상기 열선의 온도 변화는 상기 열선의 저항이 온도에 따라 변하는 특성을 이용하여 상기 열선의 초기 저항값에 대한 저항값 변화를 측정하는 것을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제8항에 있어서, 상기 열전도도(k)의 산출식은 이고, 상기 산출식에서 는 상기 열선의 단위 길이당 평균 발열율, 는 시간, 그리고 는 상기 열선의 초기 온도와 나중 온도 간의 차이를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제8항에 있어서, 상기 유체가 유체역학적 및 열적 평형 상태에 도달한지 여부는 상기 열선의 발열률 및 온도와 상기 유체의 온도가 일정하게 유지되는지 여부를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제8항에 있어서, 상기 대류 열전달 계수(h)의 산출식은 이고, 상기 산출식에서 는 상기 열선에서 발생하는 열유속, 는 상기 열선의 온도, 그리고 는 상기 열선으로부터 멀리 떨어진 상기 유체 용기의 내측벽 근처에서의 유체의 온도를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제13항에 있어서, 상기 열선의 온도()는 실험의 조건으로서, 비례적분미분(PID) 제어로 일정한 값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제8항에 있어서, 상기 유체의 열전도도의 측정은 상기 열선의 발열에 의해 가열된 상기 유체에서 유동이 발생하기 전까지의 짧은 시간 동안에 수행하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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제15항에 있어서, 상기 유체의 유동의 발생 여부는 일정한 열유속 발생 시 시간의 로그 스케일 변화량과 온도 차에 대한 변화량의 비가 일정한지 여부를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 유체의 열전달 성능 측정 방법
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