열전달 현상과 온도구배를 통해서 다른 시편을 통과할 때 온도가 저하되는 원리

소개글

열전달 현상과 온도구배를 통해서 다른 시편을 통과할 때 온도가 저하되는 원리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 장치
3. 실험 이론
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 고찰 및 결론

본문내용

위치한 SUS 304의 두께)
=2.0mm(와 사이에 위치한 SUS 304의 두께)
=30mm(와 사이의 두께)
=320 kcal/mhr℃(구리의 열전도도)
을 대입하여 , , λ를 구해 보았다.
=
= 320kcal/m hr℃
=
= 320kcal/m hr℃
= 1.97 kcal/m hr℃
λ = =
= 0.75 kcal/m hr℃
△ 값은 구리에서의 위치에 따른 평균값이다.
130℃일 때,
△ =
= = 1.48
그래프의 외삽으로 구한 값을 보면,
△ = 61.9℃, △ = 20.2℃
구한 값을 토대로 사전에 주어진 값
=4.0mm(와 사이에 위치한 SUS 304의 두께)
=2.0mm(와 사이에 위치한 SUS 304의 두께)
=30mm(와 사이의 두께)
=320 kcal/mhr℃(구리의 열전도도)
을 대입하여 , , λ를 구해 보았다.
=
= 320kcal/m hr℃
= 1.02 kcal/m hr℃
=
= 320kcal/m hr℃
= 1.56 kcal/m hr℃
λ = =
= 0.76 kcal/m hr℃
6. 고찰 및 결론
이번 실험에서 열전달 현상과 온도구배를 통해서 다른 시편을 통과할 때 온도가 저하되는 원리와 Fourier 열전도법칙을 응용하여 시편의 열전달 계수를 구하고 시편이 어떤 금속인지 열전달계수를 통해서 알아보았다.
Cu와 SUS 304의 접촉표면에서의 열 저항을 무시한다면, Fourier 법칙에 의해 1차원 정상상태에서 Heat flux가 일정하다는 것을 이용하여 열전도도 값을 구할 수 있다.
Fourier 식 Q=-λA식에서 λ값을 유도하여 실험값을 대입하여 열전도도 값을 구하였다.
보통 실험의 경우 접촉면에 온도강하가 있는데 이것은 접촉 저항에 의한 것으로 보정을 해야 한다. 우리가 한 실험은 이 접촉저항을 제거하기 위하여 2개의 시험편을 두께가 각각 다른 것을 사용하였다.
실험 결과를 보면 온도강하의 모습을 보면 구간별로 거의 일정하다. 하지만 각 구간의 온도차이가 극심하게 나타나는데 이것은 접촉저항이 크게 발생하였기 때문이다.
또 SUS 304의 이론적 열전도도 값은 14.6kcal/m hr℃인데 실제 측정값을 대입하여 구한 열전도도는 이론값에 비하여 아주 적은 값이 나왔다. 이런 결과가 나온 것에 대해 여러 가지 이유가 있겠지만 먼저 실험을 하면서 온도를 올리는데 무척이나 시간이 오래 걸렸고 또 정확하게 100℃, 130℃를 맞추기가 어려워서 그 온도에 거의 비슷하게 도착했을 때 측정을 하였다. 이런 과정을 통해 아마도 정확하게 측정하기가 어려웠던 것 같다.
또한, 구리의 온도차이도 생각해 볼 수 있을 것이다.
열전도는 일상생활에서도 여러 가지에 이용되는데 보온, 보냉 등에 이용 된다. 또한 파이프를 설치할 경우 파이프가 외부 환경의 영향을 받지 않도록 열전도도, 열전달 계수를 이용하여 설비비를 줄이거나 공사 기간 등을 단축 할 수 있을 것이다.
열전달 시간에 배웠던 Fourier의 법칙에 대해 직접 몸으로 느낄 수 있어서 좋았던 시간이었다.

키워드

열전도,   열전달,   온도구배