대류열전달

소개글

대류열전달에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험장치

4. 실험방법

5. 실험시 주의사항

6. 실험결과

7. 고찰

본문내용

위로 올라간다. 그러나 위로 올라간 분자는 다시 식어서 서로 가깝게 모이게 되고, 밀도가 커져서 결국 밑으로 내려온다.
(2) 강제대류
이에 비해 강제로 대류를 시키는 강제대류는 온도변화에 따라 생기는 것이 아니다. 선풍기로 공기를 움직이거나 물을 펌프로 끌어올리는 등 강제적인 힘이 필요하다. 대기 중에서 일어나는 대류는 태양복사에 의해 지구 표면의 일부가 가열되어 분자들이 위로 올라간 후, 차가운 물질 표면에 닿으면 식어서 내려오는 과정이다. 이러한 대류는 보통 수직으로 일어나며 구름이나 천둥 등의 기상현상을 공기의 대류현상으로 설명할 수 있다.
(3) 뉴턴의 냉각법칙
고온도 tw의 물체 표면에서 저온도 t의 유체 중에 방치되면 물체는 차츰 냉각되는데,
그 때 단위 시간에 유체로 이동하는 열량은 온도차(tw-t)와 그 물체의 표면적 A[㎡]에
비례한다는 법칙으로서, 다음 식으로 표시된다.
q = αA(tw-t)[㎉/h]
위 식 중의 비례 상수 α를 열전달률 [㎉/㎡h℃]이라고 한다.
3. 실험장치
도관
원통형 도관에 열전대가 각 지점에 고정 되고 구간마다에 열을 측정하게 됨.
유량계
콤퓨레셔에서 발생된 압을 조절 할 수 있도록 시각적으로 볼 수 있으며 옆 부분
에 조절할 수 있는 밸브가 있음.
전 (압,류) 계
실험 실시 상태에 전압과 전류 상태를 알 수 있음.
4. 실험방법
(1) 압축기의 호스를 기기에 연결.
(2) 압축기에 전원을 연결함.
(3) 기기에 전원을 연결.
(4) 콤푸레셔를 ON시켜 공기를 압축.
(5) 압축기의 압축 밸브를 염.
(6) 유량, 전압을 실험 조건에 맞춤.
(7)～ 까지 온도를 측정.
5. 실험시 주의사항
(1) 공기의 유량이 최대한 변하지 않도록 한다.
(2) 온도측정은 충분한 시간이 경과한 후 정상상태에서 측정한다.
(3) 실험의 장치나 시험 재료에 다른 외부의 영향이 가해지지 않도록 유의한다.
6. 실험결과
(1) 실험 데이터
Measurements & Calculation
Q
T
압력
전류
전압
Outside Surface Wall temperature of Tube
T
P
A
V
Digital Thermometer (℃)
1차
40
19
0.15
36
2.4
33
36
40
41
43
48
54
63
70
79
2차
40
19
0.15
36
2.4
33
36
40
41
44
48
54
64
73
81
평균
40
19
0.15
36
2.4
33
36
40
41
43.5
48
54
63.5
71.5
80
(2) 의 계산식
①
①의 식을 계산하면
전류(A)
전압(V)
튜브 외경()
튜브 내경()
전체 튜브길이(X)
관의 열전도
열 플럭스()
36(A)
2.4(V)
0.006(m)
0.005(m)
0.85m
10118400
②
②의 식을 계산하면
※ K의 값은 구리의 열전도율인 320[]이다.
Inside Surface Wall Temperature of Tube(℃),
32.996
35.996
39.996
40.996
43.496
47.996
53.996
63.496
71.496
79.996
(3) 의 계산식
③
③의 식을 계산하면
※ 공기의 밀도()는 온도 20℃, 압력 0.15kgf/cm² 일 때의 밀도이다.
공기의 유량()
공기의 밀도()
질량유량()
40()
0.175()
0.0001167()
④
④의 식을 계산하면전류(A)
전압(V)
관의 안지름()
전체 튜브길이(X)
36A
2.4V
0.005m
0.85m
내부벽면에서의 열 플럭스()
5565
⑤
⑤의 식을 계산하면
Bulk Temperature of Air in Tube,
23.3361
27.6721
36.3442
45.0163
62.3605
105.721
192.442
365.884
539.326
712.768
※ 20℃공기의 정압비열은 1.005KJ/kg℃= 0.24Kcal/kg℃이다.
(4) 의 계산식
⑥
⑥의 식을 계산하면
Local Heat Transfer coefficient,
576.093
668.557
1523.91
-1384.23
-294.999
-96.4054
-40.1962
-18.4035
-11.8953
-8.7946
(5) / / / 계산
① 계산
② Pr계산
③ Re계산
④ Nu계산
Average
91.3639
211
0.0016
0.0215
540
0.000189
21.25
(6) 단열재의 종류와 사용목적
1) 단열재의 사용목적
단열재란 열의 흐름, 즉 열의 이동이 높은 곳에서 낮은 방향으로 이동되는 것을 방지하는 구조체를 총칭한다. 따라서 어떤 물체가 대류로 일어나지 않는 공기층을 만들 수 있으면 단열재가 된다.
단열재는 열의 이동을 억제할 목적으로 사용하는 재료로 단열재로는 보통 다공질의 재료가 많고, 열전도율이 낮을수록 단열성능이 좋다.
2) 단열재의 종류
단열재의 종류는 크게 폴리스틸렌계/ 유리면계/ 암면계/ 폴리에틸렌계/ 우레탄계/ 질석계/ 바르는 단열재/ 내화피복재/ 퍼라이트계/ 기타 단열재로 나뉜다.
① 스치로폴: 가장 일반적으로 사용, 적벽돌내부 , 스라브 , 바닥에 사용
② 아이소핑크: 스치로폴보다 고급이며 신경쓰는건물에 사용
③ 반사단열재: 외부에 일반적으로 사용, 건식돌 및 판넬부위 사용
④ 우레탄뿜칠: 외단열에 사용, 냉동공장, 성능우수
⑤ 락코트뿜칠: 주차장 천정
⑥ 암면뿜칠: 질하 또는 주차장 천정
⑦ ALC블럭: 아파트 외부벽, 주택 외벽
⑧ 유리보온판: 보온탱크 보온
⑨ 단열몰탈: 건물 외벽 미장
⑩ 퍼어라이트 뿜칠: 지하실 천정
⑪ 화이바 보드: 아파트 스라브 부위 결로방지용
7. 고찰
- Tw, Tb 의 실험결과는 위의 그래프에서 나타나듯이 기울기의 변화는 있었으나 측정값 그래프에서의 온도변화와는 크게 다르지 않다.
- hi의 계산결과 값은 증가하다 급격히 감소가 되면서 마이너스(-) 값이 나왔다. 열전달계수는 마이너스 값을 가질 수 없는데 실험측정의 오차가 있었고, 어디에서 비롯된 오차인지 확인 할 수가 없었다.
- 이번 실험은 단위도 정확하지 않고, 계산과정이 너무 복잡해서 보고서 작성시 어려움이 있었다. 실험값을 확신 할 수 없었기 때문에 실험을 이해하는데 있어서도 어려움이 있었다.

키워드

대류,   열전달,   열공학