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진공 챔버 내 저온 환경 모사를 위한 스테인리스 스틸 튜브-구리 플레이트 타입 열 쉬라우드 제작 및 테스트
정태일(Taeil Chung),강상백(Sangbaek Kang),유용호(Yongho Yoo),신휴성(Hyu-Soung Shin) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集B Vol.45 No.1
진공 챔버 내부의 저온 환경 구현을 위한 쉬라우드는 다양한 재질과 형태로 제작될 수 있다. 두 개의 플레이트를 접합하여 내부에 냉각물질을 채우는 방식의 쉬라우드는 냉각 효율이 좋지만, 큰 사이즈로 제작하기에는 제작 난이도가 높고 비용도 높다. 본 연구에서는 스테인리스 스틸 튜브와 구리 플레이트를 접합한 형태의 쉬라우드를 제안하였으며 이는 제작이 쉽고 열 전도성이 우수한 장점이 있다. 제안된 쉬라우드의 제작성과 냉각성능을 확인하기 위해 샘플 쉬라우드를 제작하여 소형 진공 챔버에서 냉각 테스트를 수행하였다. 냉각 테스트 결과 목표성능인 쉬라우드의 표면온도 -190°C, 온도 균일도 10°C 이내 조건을 만족하였으며, 열 사이클링 테스트와 누설 테스트를 통해 쉬라우드의 제작 안정성을 확인하였다. 이를 통해 제안된 형태의 대형 쉬라우드 제작에 대한 적합성을 확보하였다. Thermal shrouds used for cryogenic temperature generation in a vacuum chamber can be manufactured using various materials and shapes. A shroud, which consists of two connected plates and a filling cooling material between the plates, has good cooling efficiency. However, it is difficult to manufacture large size shrouds, and high costs are required. In this study, a thermal shroud consisting of a stainless-steel tube and a copper plate was developed, and the shroud was simple to manufacture and exhibited high thermal conductivity. A sample shroud was manufactured, and cooling tests were performed in a small vacuum chamber to evaluate the fabrication and cooling performance of the developed thermal shroud. From the cooling test results, the shroud satisfied target performance, which was a surface temperature of -190°C and a temperature uniformity within 10°C, and the shroud fabrication was confirmed through thermal cycling tests and leak tests. This study verifies the suitability of applying the proposed shroud type to large size shrouds.
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