열전도도 측정 실험

소개글

열전도도 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목차
열전달
열전도도

2. 원리 및 배경
열전달
전도
대류
복사
열전도도

3. 실험
실험방법
실험장치
실험(전도)의 형태
결과처리
보고서 작성
주의사항

4. 참고사항

본문내용

/ft)이다.
금속들의 열전도도값은 스텐레스 스틸의 10Btu/ft2*h*℉(17W/m*℃)에서부터 은의 240 Btu/ft2*h*℉(415W/m*℃)까지 그 범위가 넓다. 유리나 대부분의 비다공성 광물에 대한 열전도도값은 0.2에서부터 2Btu/ft2*h*℉(0.35 ∼ 3.5W/m*℃)까지 아주 낮다. 물의 열전도도값은 0.3 ∼ 0.4Btu/ft2*h*℉(0.5 ∼ 0.7W/m*℃)로서 대부분의 유기액체의 약 3배이다. 기체들은 아주 낮은 전도도값을 가지며 공기의 K값은 32℉(0℃)에서 0.014Btu/ft2*h*℉(0.024W/m*℃)이다. 기체들의 열전도도값은 압력에 거의 무관하나 온도증가에 따라 증가하는데 이는 분자속도가 증가하기 때문이다. 낮은 K값을 갖는 고체들은 단열재로 사용하여 열흐름 속도를 감소시킨다.
■ 실 험
● 실험방법
○ 실린더에 실험기구를 장치하고 일정한 양의 냉각수가 흐르도록 한 후에 가열기를 가동한다.
○ 전원장치를 켠 후 슬라이드 형태의 변압기의 전력을 점차적으로 올리고 그 동안 온도의 오름을 관측한다. 균일한 밀도에서 일정한 열이 흐르도록 전력과 냉각수의 부피를 조절한다.
○ 정지된 상태로 고정한 후에 각 점에서 온도변화를 읽는다.
○ 다음 공식을 사용해서 측정된 값으로부터 λ값을 얻는다.
q = λRAΔtR / LR = λxAΔtx / Lx
○ 위의 공식에서 A는 양쪽에 공통이고 만약 λR, ΔtR, Δtx, Lx을 알고 있다면 λx는 다음과 같다.
λx = ΔtRLxλR / ΔtxLRλR
● 실험장치
○ HEAT CONDUCTION UNIT(열전도도 측정장치)
① On switch : 전원스위치 ② Temperature selector switch : 구간별 온도
③ Heater power control : Q값 조절 (5.5～7.5W)
④ Temperature[℃] : 온도표시 ⑤ Wattmeter [W] : 열량표시
⑥ Heater : 가열기 ⑦ 열전대 : 열선
⑧ Cooler : 냉각수 ⑨ Clamp : 클립
⑩ Brass sample : 물질(금속시편)
● 실험(전도)의 형태
○ Bar : 평판 원통
○ Disk : 실린더
● 결과처리
=> 실험 data로 부터 다음과 같은 GRAPH 를 작성하여 GRAPH에서 평균 온도구배 (dT/dx)를 구한다.
● 보고서 작성
○ 횡축은 단순바의 길이, 종축은 온도로 하는 GRAPH를 그리고, 각 Test no.에 대한 평균온도구배(dT/dx)를 구하라.
○ 단순바(재질=brass)의 열전도도(k)계산
Test
no
① Wattmeter
Q (W)
② 단면적
( m2 )
③ 평균온도
구배(℃/m)
열전도도(k)
(W/m℃)
A
| dT / dx |
①/(②×③)
B
C
● 주의사항
=> 다음 사항의 측정으로 오차의 발생을 막을 수 있다.
○ 실험을 시작하기 전에 열이 충분히 공급되어 안정화가 되기 위해 2시간 정도 미리 setting하는 것이 좋다.
○ 측정하는데 시간을 충분히 하고, 정지된 상태에서 진행시킨다.
○ 열전쌍을 테스트하고 온도 측정계를 변환시킨다.
○ 열전쌍과 전극을 단단히 연결시킨다.
○ 표준 실린더와 테스트부분을 각각의 표면에 단단히 끼워 넣는다. 여기에 알미늄분말, 구리분말 또는 알미늄 호일 등을 사용한다. (테스트 부분을 표준실린더에 장치한다. 테스트 부분의 삽입을 위해 adjusting nut를 켜고 절연케이스가 flange에 담을 수 있도록 단단히 한다.
■ 참고사항
● 대표적인 금속 및 비금속의 전기저항과 열전도도
원소
Ag
Ca
Au
Al
Hg
W
Zn
Co
Ni
Fe
전기저항
(Ω㎝*10-6)
1.59
1.67
2.35
2.65
4.45
5.65
5.92
6.24
6.84
9.71
열전도도
(cal/㎡*sec*℃)
1.00
0.94
0.71
0.53
0.37
0.40
0.27
0.17
0.22
0.18
원소
Sn
Pb
Zr
Ti
Bi
Si
Te
C
S
전기저항
(Ω㎝*10-6)
11
21
40
42
107
10
44*104
1375
2*1023
열전도도
(cal/㎡*sec*℃)
0.15
0.08
0.05
0.03
0.02
0.20
0.01
0.06
6.3*10-4
● 몇가지 열전도도
단위 : k(W/m*K)
○ 금 속
스텐레스 스틸 : 14
알루미늄 : 235
구리 : 401
은 : 428
○ 기체
공기(건조한) : 0.026
수소 : 0.18
○ 건축재료
폴리우레탄 거품 : 0.024
유리섬유 : 0.048
백송 : 0.11
창유리 : 1.0

키워드

열전도도,   열전달,   Fourier,   Flat Wall,   전기저항