자연대류-레포트

본문내용

15)-(298.15)] k × 0.00211 m
= 0.6928 w
실험3.
Q = (5.67×10 W/m.k) × (0.20) × [(440.15)-(298.15)] k × 0.00211 m
= 0.7090 w
실험4.
Q = (5.67×10 W/m.k) × (0.20) × [(442.15)-(299.15)] k × 0.00211 m
= 0.7229 w
6. Discussion
이번 실험은 자연대류와 복사 현상을 이해하기 위해 장치 내에서 열을 가열하여 온도의 변화를 발생시켜 원리를 알아보는 실험이었다. 온도가 낮은 액체나 기체가 뜨거운 것보다 밀도가 작다는 성질로 생긴 부력에 의해 대류흐름을 생성되었음을 확인할 수 있었다.
먼저 자연대류 실험에서 얻은 추세 선을 살펴보자면
X-log(Ngr×Npr), Y - log(Nnu) 그래프에서의 추세 선은 y = 0.2518x - 0.2837 임을 얻을 수 있었다. 이를 다시 계산해보면
log(Nnu) = 0.2518 log(Ngr×Npr) - 0.2837
양변에 로그를 없애주면 결국
Nnu = 0.5204 (Ngr×Npr)으로 나타남을 알 수 있다. 이것이 우리가 도출해낸 실험식이다.
이론으로 사용한 식이 임을 상기하여 볼 때 우리가 얻어낸 실험식 굉장히 만족스런 결과를 보여주고 있음을 확인하였다. 결과적으로는 실험을 성공적으로 수행하였음을 알 수 있다. 이는 지금껏 수행해 오던 다른 실험에 비해 비교적 간단한 실험에 속하였기에 다른 때보다 쉽게 진행할 수 있었던 것이 성공요인이라 사료된다.
이 결과의 정확성을 떠나서, 데이터가 나오게 된 실험수행과정에서 눈여겨보아야 할 점이 몇 가지 있었다. 첫째로, 온도가 정상상태가 되어서 온도의 변화가 없을 때를 정확히 판단하는 것이 어려웠고, 그로 인해 정확한 정상상태의 온도를 측정하기 힘들었다. 또한, 실험여건상 실험할 때마다 Q를 항상 일정하게 맞추기는 불가능한 일이었기에 처음부터 Q가 시간의 변화에 무관하다는 가정을 하고 데이터 계산을 수행하였다. 그리고 이 실험식을 도출하는데 있어서 Ngr, Npr, Nnu 등의 Dimensionless Number를 구하여 이를 그래프를 그리는 데 이용하였다.
복사 실험에서는 온도차이가 클수록 Q 값이 커짐을 확인할 수 있었다. 그러나 emissivity값을 SUS304의 것으로 사용하지 않았고, 계산에 필요한 면적을 정확하게 구하지 못하여 결과 값이 오차를 보이는 것으로 판단된다. 또한, 진공도가 우리가 원하는 정도로 맞추어지지 않아서 다소 정확도가 떨어지는 것이 오차의 원인으로 작용되고 있다고 할 수 있다.
실험 장치의 구조를 살펴보면 여러 종류의 밸브와 pressure gauge가 있음을 알 수 있는데 여러 사람이 함께 실험을 했지만 공간이 부족하여 여러 개를 한꺼번에 조절하고 수치를 읽는 것이 쉬운 일이 아니었다. 이는 정확한 실험방법으로 정확한 문헌 값을 통해 오차를 줄일 수 있을 것이라고 기대된다.
7. Reference
- 화학공학 실험/ 연세대학교 공과대학 화학공학과/ 2007
-McCabe, Smith, Harriott/ Unit Operations of Chemical Engineering/ McGRAW-HILL/ 2003
- Robert H. Perry, Don Green/ Perry's Chemical Engineers' Handbook/ McGraw-Hill/ 2004
- James R. Welty, Charles E. Wicks, Robert E. Wilson/ Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer/ John Wiley & Sons/ 2004

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