열전달 실험 [대류실험]-기계공학 응용실험

목차

1. 목적 및 이론
1) 목 적
2) 이 론

2. 실험 장치 및 방법
1) 실험 장치
2) 실험 방법

3. 실험 데이터 값

4. 실험 결과

1) 풍동내 공기의 속도에 따른 평균 열전달계수의 변화
2) 자연 대류(Flat Plate)와 선형화 그래프
3) 강제 대류(Flat Plate)와 선형화 그래프
4) 강제 대류(Finned Plate)와 선형화 그래프5. 분석 및 고찰

※ 참고 문헌

본문내용

0.00219
B -1.00022 4.25834E-4
4) 강제 대류(Flat Plate)와 선형화 그래프
강제대류 flat 선형화
Y = A + (B × X)
ParameterValue Error
A 2.01117 0.07346
B 0.03031 0.02456
5) 강제 대류(Finned Plate)와 선형화 그래프
강제대류 finned 선형화
Y = A + (B × X)
ParameterValueError
A 1.371350.23703
B 0.119660.07935
5. 분석 및 고찰
<자연대류 Flat Plate>
의 양변에 로그를 취하면 의 형태가 된다.
자연대류 Flat Plate를 선형화시킨 Y = 7.87841+ (-0.9998 × X)의 형태로 나타나므로
에서 A= 75580514.65
<자연대류 Finned Plate>
의 양변에 로그를 취하면 의 형태가 된다.
자연대류 Finned Plate를 선형화시킨 Y = 6.79912+ (-1.00022 × X)의 형태로 나타나므로
에서 A= 6296801.459
<강제대류 Flat Plate>
의 양변에 로그를 취하면 의 형태가 된다.
강제대류 Flat Plate를 선형화시킨 Y = 2.01117+ (0.03031 × X)의 형태로 나타나므로
에서 C = 102.6853485
<강제대류 Finned Plate>
의 양변에 로그를 취하면 의 형태가 된다.
강제대류 Flat Plate를 선형화시킨 Y = 1.37135+ (0.11966 × X)의 형태로 나타나므로
에서 C = 23.51527164
위와같이 관계식을 구할 수 있었다. 그리고 그래프를 보면, Flat과 Fin을 부착한 판에서의 속도에 대한 열전달계수를 볼 수 있었다. 공급되는 열량 Q는 13W로 일정하였고, Flat 보다 Fin의 면적이 더 컸는데, 이에 따른 대류 열전달계수는 Flat Plate가 Finned Plate보다 크게 나타났는데, 이는 관계식 을 통해 예상했던 것과 일치하게 그래프가 나타남을 볼 수 있었다. 또한 자연대류에서의 그래프는 값들이 거의 선형화된 값과 일치하였지만, 강제대류에서는 NuL과 GrL의 그래프가 시간에 따라 그래프의 기울기가 높아졌음을 볼 수 있었다. 이것은 대류전달 방식에 대해서 생각해 볼 수 있는 실험 결과였다. NuL이 무차원 온도 구배를 나타내므로 NuL이 많이 높다는 것은 강제대류 시 온도 구배가 크게 나타난다는 것을 의미한다. 강제 대류란 풍동기를 돌려 강제적으로 공기의 강제 유동을 일으키는 것인데, 이때 많은 열전달이 일어난다는 것을 볼 수 있었다. 공기가 강제 유동됨으로 인해 주변의 운동중인 다른 액체나 기체등과 많은 부딪힘이 생기게 된다. 이에 따라 대류는 고체 표면 주위에서 운동 중인 액체 또는 기체와 고체 표면 사이의 에너지 전달 형식임을 알 수 있었다.
※ 참고 문헌
- 기계공학실험교재편찬회, 기계공학응용실험, 청문각
- Yunas A. Cengel, 열역학, McGraw-Hill Korea
- Frank P. Incropera, 열전달, 사이텍미디어

키워드

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