이 논문에서는 전자 장치 방열용으로 사용하는 경사진 평판 핀을 갖는 원통형 자연 대류 히트 싱크에 대하여 수직, 수평의 경우로 나누어 실험을 진행하였다. 경사진 평판 핀을 사용하면 방사형 평판 핀보다 동일 부피 내에 더 많은 접촉 면적을 만들 수 있기 때문에 열적 성능을 향상시킬 수 있다. 실험은 핀의 각도와 핀의 개수 그리고 베이스 온도를 다양하게 변화시키며 진행하였다. 그리고 실험 결과를 이용하여 Nusselt수 상관식을 제시하였다. 상관식은 Rayleigh수가 수직의 경우 100,000-600,000, 수평의 경우 200,000-1,100,000의 범위에서 사용 가능하고 핀의 각도가 30°-90°, 핀의 개수가 9-36개 일 경우에 적용할 수 있다. 상관식을 이용하여 핀의 두께와 핀의 개수에 따른 열저항 Contour map을 나타냈고 이를 이용하여 최적의 핀의 두께와 핀의 개수를 알 수 있다. 마지막으로, 최적화 된 방사형 평판 핀 히트 싱크와 경사진 평판 핀 히트 싱크의 열저항을 비교하였다. 경사진 평판 핀 히트 싱크의 최소 열저항은 방사형 평판 핀 히트 싱크의 최소 열저항보다 수직, 수평상태에 대하여 각각 약 30%, 6% 낮은 것을 확인할 수 있다.
Alternative Abstract
In this paper, heat dissipation by free convection from cylindrical heat sinks with inclined plate fins is investigated experimentally for vertical and horizontal configurations. Using inclined plate fins, we can obtain longer fin length in constant heat sink volume compared to that with radial plate fins. As a result, we can obtain the larger surface area. These experiments are performed for various base temperatures, inclination angles, and fin numbers. Using the experimental data, Nusselt number correlations for vertical and horizontal configuration are proposed. These correlations can be applied for ranges of 30-90° inclination angle, 9-36 fin number, and 100,000-600,000 Rayleigh number for vertical, and 200,000–1,100,000 for horizontal configurations, respectively. Using these correlations, two contour maps showing the thermal resistance as a function of the fin thickness and fin number are presented. Finally, the minimum thermal resistances of inclined plate fin heat sinks and conventional radial plate fin heat sinks are compared. It is found that the minimum thermal resistances of vertical and horizontal cylinder with inclined fins are 30% and 6% lower compared to those of radial plate fin heat sinks, respectively.
