[화공공정실습설계1] 열전도 결과 레포트(A+)
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소개글

[화공공정실습설계1] 열전도 결과 레포트(A+)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 실험 목적
Ⅱ. 실험 이론
Ⅲ. 실험 기구 및 시약
Ⅳ. 실험 방법
Ⅴ. 실험 결과
Ⅵ. 고찰
Ⅶ. 참고 문헌

본문내용

)
회수
시간
(min)
유량
(L/min)
기준관내 온도 (℃)
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T12
T23
T34
T56
T78
T89
1
30
4LPM
85
85
83
82
49
48
29
28
27
0
2
1
1
1
1
= 29- 82= -53
= 49- 82 = -33
= 29- 48 = -19
=()
=()
=
= 4mm 시편을 통과한 열량:
= 2mm 시편을 통과한 열량:
③ 시편3(니켈)
회수
시간
(min)
유량
(L/min)
기준관내 온도 (℃)
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T12
T23
T34
T56
T78
T89
1
30
4LPM
85
85
84
82
49
46
26
25
25
0
1
2
3
1
0
= 26- 82= -56
= 49- 82 = -33
= 26- 46 = -20
=()
=()
=
= 4mm 시편을 통과한 열량:
= 2mm 시편을 통과한 열량:
④ 시편4(청동)
회수
시간
(min)
유량
(L/min)
기준관내 온도 (℃)
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T12
T23
T34
T56
T78
T89
1
30
4LPM
85
84
83
81
50
47
28
27
26
1
1
2
3
1
1
= 28- 81= -53
= 50- 81 = -31
= 28- 47 = -19
=()
=()
=
= 4mm 시편을 통과한 열량:
= 2mm 시편을 통과한 열량:
 
재질
지름
두께
열전도도()
기준시편
구리
0.040m
0.040m 
372
시험시편
황동
111
알루미늄
204
니켈
90
청동
26
시편1(황동)
시편2(알루미늄)
시편3(니켈)
시편4(청동)
Q(2mm)[=]W
595.7
619.0
654.2
619.4
Q(4mm)[=]W
595.6
620.0
654.7
619.6
6. 고찰
이번 실험의 목적은 열전도율 측정 장치를 이용하여 미지시편의 열전도율을 구하고 알고 있는 금속의 열전도율을 참고하여 미지시편이 어떤 금속인지 예측하고 실험 방법을 배우는 것이다. 우리 조는 실험을 하기에 앞서 4개의 미지시료를 색깔과 무게를 통해 어떤 금속인지 예측하였다. 색깔별로 2mm와 4mm를 나누어 먼저 2mm 금속을 재고 4mm 금속을 재어 무게가 약 2배인 것을 짝 지어, 같은 금속끼리 두었다. 또한 각 금속의 비중을 이용하여 어떤 금속인지 예측하였다. 실험을 진행하기 전에 냉각수를 연결하여 4rpm으로 맞춰주어 일정한 유속으로 냉각수를 공급해주었다. 냉각수의 유속이 일정하지 않으면 실험 중에 냉각 온도가 변하여 실험 결과에 큰 차질이 생길 수 있다. 실험에서 가장 중요한 점은 열이 정상상태에서 흘러야한다는 것이다. 만약 정상상태가 아니라면 각 구역에서 열의 온도구배가 달라지게되고 전도되는 열의 양이 달라지게되어 결과값이 제대로 측정되지 않고 이론식에 부합하지 않아 오차의 원인이 된다.
첫 실험에서 실험기기가 가열되는 동안 T1(가장 윗 부분)의 온도를 수시로 측정하며 온도가 더 이상 오르지 않는 시점에서 다른 부분의 온도도 마저 측정하였다. 그 뒤로는 첫 번째 실험에서 나왔던 온도에 다다르면 몇 분간 더 기다렸다가 더 이상 온도가 오르지 않는 것을 확인하고 측정하였다. 이는 기준편이 구리로 이루어져있기 때문에 고유한 열전도도를 가지므로 매 실험마다 비슷한 시간에 거의 같은 온도까지 올라가게 되므로 시간 낭비를 최대한 줄일 수 있었다.
실제로 실험결과를 보면 2mm와 4mm 시편을 통과한 열량이 거의 일치한다. 이는 정상상태에서 열이 일정하게 흘렀다는 것을 의미한다. 그럼에도 오차가 발생한 원인으로는, 시편 지지봉의 세 부분의 평형이 정확히 일치하지 않아 시편이 제대로 맞물리지 않게되어 열이 모든 면적을 통해 흐르지 않았다. 최대한 지지봉의 평형을 맞추어도 기준시편과 시험시편이 엇맞물려서 눈으로 짐작했을 때 약 1mm정도 빠져나온 것을 확인할 수 있었다.
두 번째로, 냉각수를 공급할 때 수도꼭지에서 직접적으로 흘려보내는 것이 아니라 실험기기 위쪽에 물탱크에 물을 담아 냉각수를 흘려보내는 구조였기 때문에, 물탱크에서 물이 줄어들수록 가장 아랫부분 출구쪽의 수압이 낮아져 유량이 조금씩 감소했다. 이를 해결하고자 수도꼭지를 적당히 열어두어 물탱크의 수위가 변하지 않도록 맞춰주었다. 결과적으로 유량이 크게 변하지 않았고, 실험오차를 최대한 줄였다.
세 번째로, 미지시료의 노후와 부식으로 인해 오차가 발생했다. 시료를 보면 많은 실험을 거치면서 생긴 흠집과 생채기가 있었고, 녹이 슬어있는 부분도 있었다. 이러한 이유로 열전달이 효과적으로 되지 않았을 것이다. 실험 결과를 보면 이론값과 가장 차이가 나는 것은 알루미늄과 청동이다. 실험을 진행하기 전에 색깔과 무게를 이용하여 비중을 측정하였지만 에측하지 않고 바로 실험을 진행했다면 이론값과 실험값의 열전도율이 큰 순서대로 나열했을 것이다. 하지만 꽤 신뢰성 있는 방법으로 실험 전 4개의 미지시료를 구별했기 때문에 실험을 진행하면서 생긴 오차원인으로 인한 오차로 생각할 수 있다.
네 번째로, 실험교재의 부록 D. 금속의 열 전도율(at 1 atm)을 보면 실험에서 취용한 값을 보면 1기압, 20에서의 열전도도인 것을 알 수 있다. 열전도도는 온도의 함수로서 k = a +bT로 나타낼 수 있다. 실제 실험실 내부의 온도가 20C가 아니므로 사용된 열전도도 값은 정확한 값이라고 볼 수 없다. 다섯 번째로, 몇몇 미지시편의 성분을 알기 어렵다. 부록에서 합금의 비에 따라 열전도도가 다르다. 하지만 실험이 정확하게 이루어져서 정확한 결과값을 얻었을 경우에만 열전도도값에 신뢰가 있지만, 이번 실험에서는 오차원인이 많이 때문에 정확한 데이터라고 생각하기 어렵고, 부록에서 성분비에 따른 합금을 정확하게 맞추기 힘들다.
부록을 통해 예상할 수 있는 점은 순수한 금속이 합금보다 열전도도가 크다는 것이다. 위 실험을 전행하면서 열 전달과 물질전달을 함께 공부하는데 Fourier’s Law나 다른 이론들이 반복적으로 나와서 이해하기 훨씬 쉬웠다.
7. 참고문헌
나노화학공학실험,김성원 저 ,순천향대학교 나노화학공학과 , 2006, pp73~81
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  • 등록일2020.12.15
  • 저작시기2019.4
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