열전도실험

소개글

열전도실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.ABSTRACT

2.INTRODUCTION

3. EXPERIMENTAL【실험】

4. RESULTS & DISCUSSION
【결과 및 분석 】

5.【고 찰 】

본문내용

방법
Ⅲ. 열전도에 있어서 단면적의 영향
Ⅰ와 같은 방법
3 RAW DATA
직경(d) = 0.025m
길이(dx) = 0.03m
Ⅰ. 간단한 bar에 있어서 열전도
Q
(watt)
T1
( )
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
평균온도
A
2
39.5
39.2
38.4
-
32.3
32.3
26.8
26.5
26.5
32.7
B
3
40.9
40.5
39.2
-
33.4
33.2
27.2
26.8
26.8
33.5
Ⅱ. Composite bar 에 대한 열전도
Q
(watt)
T1
( )
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
평균온도
A
2
41.0
40.2
39.5
-
-
-
27.2
27.1
27.2
33.7
B
3
42.0
41.0
40.3
-
-
-
27.2
27.1
27.2
34.1
Ⅲ. 열전도에 있어서 단면적의 영향
Q
(watt)
T1
( )
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
평균온도
A
2
45.3
45.3
44.0
-
-
-
27.3
27.1
27.2
36.0
B
3
46.5
46.4
44.8
-
-
-
27.3
27.1
27.2
36.6
RESULTS & DISCUSSION
【결과 및 분석 】
Ⅰ. 간단한 bar에 있어서 열전도
1) core(금속bar)의 길이에 따른 온도 profile을 plot하고 열량에 따른 직선의 기울기를 비교하시오.
2) 각 test에 대한 Brass의 열전도도(conductivity : K)를 구하여라.
실험으로 얻은 결과와 다른 문헌에 나오는 결과를 비교하시오.
Test No
Wattmeter
Q(W)
단면적
(㎡)
평균온도 구배(dT/dx)
( /m)
열전도도(k)
(W/m )
A
2
0.00049
1090
3.745
B
3
0.00049
1117
5.481
3) Brass의 온도(T) 증가에 따라 평균온도가 열전도도(conductivity : K)에 미치는 영향을 논하시오.
온도가 증가함에 따라 평균온도가 증가하여 열전도도 또한 증가할 것이다.
Q PROPTO A { DELTA T} over { DELTA x }
에서도 확인할 수 있다.
Ⅱ. Composite bar 에 대한 열전도
1) 전도체 길이에 대한 온도 profile을 그려라.
{T }_{HS }와 {T }_{CS }
결정
2) 총괄열전달계수(U)를 결정하여라.
【 {Q } over {A }=U( { T}_{HS }- {T }_{CS }) 】
Test No
Wattmeter
Q(W)
단면적
A(㎡)
T ( )
( {T }_{HS }- { T}_{CS })
총괄열전달계수(U)
(W/㎡ )
A
2
0.00049
13.9
293.6
B
3
0.00049
14.9
410.9
Ⅲ. 열전도에 있어서 단면적의 영향
1) 전도체의 길이에 대한 온도 profile을 plot하여 계면 사이의 온도를 외삽하 여라.
【고 찰 】
이번 실험의 목적은 열전달 과목에서 이미 배운 열전도에 관한 개념을 직접 실험으로 행하고 기본법칙인 Fourier's law을 이해하는데 있다.
첫 번째 실험에서 간단한 Bar(Brass sample, k=60)를 이용하여 열전도도(k)를 구한 결과 열면적이 일정하고 전달된 heat power를 달리한 결과 heat power에 비례하다는 것을 알았다.
두 번째 실험에서는 여러 가지 재료로 구성된 복합바에 대하여 실험을 행하였다. 그러나 복합바(brass, stainless steel)의 경우는 온도측정이 불가능했다. 복합바의 온도측정 장치의 문제로 온도를 측정할 수는 없었으나, 만약 복합바에서의 온도변화를 예측한다면 간단한 bar에서 보다 열이 전달되는 현상(즉,전도)이 느려질 것 같다. 이유는 물질의 종류에 따라 열전도도는 큰 차이가 있는데 여러물질로 이루어진 복합바에서는 특히 열전도도가 작은 stainless steel(k=9.4)과 같이 구성되어 있기 때문이다.
세 번째 실험에서는 단면적을 첫 번째 실험보다 작게하여 온도를 측정하였다. 그러나 이것도 마찬가지로 온도측정 장치의 고장으로 인해 온도를 측정할 수는 없었다. 만약 예측한다면 이미 열전도 기본법칙인
Fourier's law에서 살펴보았듯이 열전도 속도는 빨라질 것이다. 이유는 면적이 넓을수록 열의 이동 넓게 퍼져나가야 하므로 이동속도는 느리게 되는 것이 당연할 것이다.
이번 실험에서는 정상상태를 만들어 주는 것이 매우 중요한데 즉, INPUT과 OUTPUT이 동일한 상태를 만들어 주어야 한다. 이런 정상상태를 계속 유지하기 위해서 외부에서 일부러 냉수를 흘려 보내주어야 한다. 만약 단열이라면 bar의 온도가 계속 올라간다. 따라서 물을 흘려줘서 열량을 배출시켜주어야만 한다. 이렇게 되면 시간에 따른 열전달량이 일정하게 된다. 하지만 이번 실험에서는 냉수가 아닌 대기상태에서 실험을 실시하였다.
그러면 이번 실험에서 발생할 수 있는 오차에 대해 정리를 하면
첫째, 정상상태에 도달하기 위해 충분한 워밍업을 제대로 행하고 데이터를 기록하였는가?
둘째, 단열을 위해 냉수를 흘렸어야 하나 대기상태에서 실험을 실시하여 완벽한 단열이 이루어 졌다고 할 수 있는가?
셋째, 실험자의 완벽한 숙지로 인해 정확한 절차와 방법을 통해 실험을 실시하였는가?
등을 둘 수 있을 것이다.
전체적인 실험에 대해 정리를 하면 열전달에서 배웠던 열전도의 Fourier`s Law의 k값을 직접 측정해 볼 수 있었던 좋은 실험이었다. 우리 실험의 경우 온도 측정 장치의 고장으로 정확한 데이터를 얻지를 못해서 이미 이론적으로 배운 것을 토대로 예측을 하여 실험의 결과를 알아보아서 아쉬웠다. 하지만 책에서 배운 것을 직접 해 볼 수 있다는 것에서 조금은 흥미를 가지고 할 수 있는 실험이었다. 앞으로도 남은 많은 실험을 통해 더 많은 이해에 도움이 되는 기회가 되었음 한다.
REFERENCE【참고문헌】
[Ref 1.]
교재편찬회, "단위조작실험", 초판, 학연사, 서울, 1988
[Ref 2.]
Warren L. McCabe외 2名, "Unit Operations of Chemical Engineering", 6th, Mc Graw Hill Korea, 한국, 2002

키워드

열전도,   열전도실험,   열전달속도