고체의 열전도도

목차

1.실험 목적

2.실험장치

3.이론

4.실험방법

5.실험 결과 및 정리

6.고찰 및 결론

본문내용

에서 Heat flux(q/A)가 일정하다는 것을 이용하여 다음 식을 이용하여 열전도도 값을 구할 수 있다.
<첨자 R은 기준관, x는 시험편, K는 열전도도, Δt는 온도변화, L은 재료의 길이>
SUS 304의 열전도도 값은
--(1)
위의 식은 SUS 304의 순수한 저항에 의한 열전도도가 아니라 구리의 접촉저항이 관여 되어있으므로 순수한 SUS 304의 열전도도를 구하기 위해 접촉저항에 의한 오차를 보정한다. (접촉저항 원하는 시료의 a, b의 총저항)
원하는 시료의 두께를라 하고이면, 저항은 길이에 비례하므로
이다. 따라서 이다.
정상상태일 때,이므로
이다.
따라서 는 두께가 인 원하는 시료의 저항값을 나타낸다.
이다.
< 은 접촉면의 두께를 무시할 때 총저항에 대한 열전도도값>
을 식(1)에 대입하면
이 되고 K에 대해 풀면,
은 식(1)를 이용하여 구하면 다음과 같다.
,
4.실험방법
a.시험편을 장치의 La(2mm두께), Lb(4mm두께)에 각각 설치하고 유량계를 통하여 냉각수를 일정량 하부로 통과시킨다.
b.전원을 넣은 후 히터 조절계로 전력을 올려 온도와 냉각수량을 조절한다.
c.온도지시계의 전환스위치를 절환하여 온도를 읽고 정상상태의 값을 실험결과로 기록한다. 실험을 4번 행한다.
d.시험편을 바꾸어 위의 과정을 되풀이 실험한다.
5.실험 결과 및 정리
→ΔtR = (Δt1,2+Δt2,3+Δt3,4+Δt7,8+Δt8,9+Δt9,10) / 6
= (2.25+4.75+2.5+2+1.25+2.25) / 6 = 2.5℃
=
=
=
6.고찰 및 결론
☞이번 실험은 고체의 열전도도를 측정하는 실험이었는데 실험과정에서 모르는 부분이 많아 이해하는데 어려운 부분도 있었다. 그러나 조교님께서 되도록 쉽고 자세하게 설명해 주셔서 실험을 원활하게 진행 할 수 있었다.
우리는 시편을 이용해서 열전도도 계수를 구하는 실험을 하였는데 본 실험에서는 물질에서 열이 정상상태를 이루고 있음을 온도 변화가 없는 상태로 생각하여 실험을 했다.
실험에 사용된 관련 기구들이 모두 열전도가 빠른 물질로 이루어 져있어서 온도의 변화가 빠르게 이루어졌고, 다른 실험기구들과 다르게 온도계가 디지털로 표시되어 세밀한 온도 변화까지 관찰 할 수 있어 정밀한 실험을 할 수 있었다.
실험에서는 100℃에서 온도 스위치를 돌려가며 4번의 온도변화를 관찰하여 열전도도를 계산하였다. 각 실험마다 온도를 계산할 때 숫자가 다르게 측정되어서 열전도를 추정 할 때는 각 온도의 평균을 통해서 열전도도(K)를 구했다.
각 실험에서 온도를 계산할 때 숫자가 다르게 계산된 이유는 우리가 시편의 열전달이 아직 정상상태에 이르지 않았는데 시간상 조급하게 정상상태라고 판단하고 온도를 기록했기 때문이라고 생각한다. 기회가 된다면 다음 실험에서는 좀 더 정밀한 실험을 위해서 여유를 가지고 세밀하게 해야겠다. 마지막으로 유체의 열전달에 있어서 열전달계수라는 개념을 통해 유체의 열전달 현상을 이해할 수 있었고, 이중 관 열교환기의 작동방법과 원리에 대해 이해할 수 있었다.

키워드

열전도도,   기계공학실험,   기계공학,   공대,   열전도