냉각식 액체질량유량계측기에 관한 실험적 연구 및 수치해석의 정확도 검증 (Experimental Study on the Cooling Type Liquid Mass Flow Meter and Accuracy Verification of the Numerical Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 47권 / 6호 / 303 ~ 312페이지
· 저자명 : 최규태, 전석환, 김택영

초록

고집적도 차세대-반도체 생산설비의 핵심부품인 냉각식 액체질량유량계측기(cooling type liquid mass flow meter)의 시작품을 제작하여 실험을 수행하였으며, 수치해석과 비교를 통하여 이론의 정확도를 분석하였다. 정밀저울로 계측한 누적 액체질량의 시간에 따른 변화로부터 일관되고 신뢰성이 높은 액체질량유량을 산출하였으며, 센서관을 통한 압력손실의 선형적 변화에 근거하여 이론모델에 도입한 관 유동 포물선 속도분포의 타당성을 확인하였다. 수치해석 결과는 실험계측치와 전반적으로 잘 일치하였으나 TEC 냉각부에서는 오차가 상대적으로 크고, 이는 질량유량계측의 기본이 되는 온도차비의 수치해석적 예측에 증폭된 오차로 나타난다. 이러한 오차에도 불구하고, 질량유량에 따라 변하는 온도차비의 변화 경향은 실험과 동일하므로, 설계변수에 대한 최적화와 다양한 유체에 대한 변환인자 도출에 수치해석을 효과적으로 적용할 수 있다.

영어초록

A prototype of the cooling type liquid mass flow meter (CLMFM), which is a key component in high-density next-generation semiconductor production facilities, was fabricated and tested, and the accuracy of the mathematical theory was verified using numerical analysis. A consistent and highly reliable mass flow rate was obtained using a precision balance based on the slop of the cumulative liquid mass with time. Additionally, the appropriateness of the parabolic velocity profile for sensor tube flow in the theoretical model was verified based on the linearity of the pressure drop with the mass flow rate. Consequently, the numerical results generally match well with the experimental measurements except in the TEC cooling zone where a relatively large error is obtained. This error amplifies that of the temperature difference ratio, which is the basis of the measurement data for the liquid mass flow rate. Despite this defect, the propensity of the varying temperature difference ratio with the mass flow rate is the same as that from the experiment; therefore, numerical analysis can be effectively applied to optimize the design variables and derive conversion factors for various fluids.

참고자료

· 없음