열전도율 측정

목차

1. 목적 및 개요

2. 이 론

3. 실 험

4. 실험데이터 기록표

5. 보고서 작성

6. 고찰

본문내용

다.
6) 정상상태가 될 때까지 약30분정도 기다린다.
7) 열전도율을 알고 있는 다른 시험편에 대해서 1)에서 6)과정을 되풀이하여 식(9.1) 의 값을 구한다.
8) 열전도율을 측정하고자하는 시험편을 사용하여 1)에서6)과정을 진행하여 시험편 의 열전도율을 측정 한다.
※ 주의 : 시험부의 히터가 가열 되었을 때 화상을 당하지 않도록 주의한다.
※참고자료
<정상 상태 [ steady state, 定常狀態 ]>
-운동 상태가 시간의 흐름과 더불어 변화하지 않는 상태에 있는 것을 말하며, 유체나 열전도(熱傳導) 등의 경우에는 이것을 정상류(定常流)라고 한다. 기계나 장치의 성능 시험은 일반적으로 정상 상태에서 행하여져야 한다
(출처:http://terms.naver.com/item)
<플럭스 [flux]>
-금속 또는 합금을 용해할 때 용해한 금속면이 직접대기에 닿으면 산화하거나 대기 속의 수분과 반응하여 수소를 흡수하여 불편한 경우가 있으므로, 대기와 닿는 것을 방해할 목적으로 금속의 표면에 용해한 염류에 의한 얇은 층을 만들 것을 생각하게 되었다. 이를 위해서는 용해한 금속과 반응하여 자체로부터 불순물이 들어갈 염려가 없는 염을 섞어서 공정(共晶)을 이용하여 녹는점을 내려 녹아 있는 금속보다 융점을 낮게 하면 녹은 염은 금속의 액체보다 비중이 가벼우므로 염류가 녹은 것이 금속액체의 표면에 떠서 얇은 층을 이루어 이것을 뒤덮는다. 이를 위해 사용하는 혼합염을 플럭스라고 한다. 납땜·용접 등으로 금속을 접합할 때에 접착면의 산화를 방지하여 접합이 완전하게 되도록 염화물·플루오린화물·수지(樹脂) 등을 플럭스로 이용한다
[출처] 플럭스 [flux ] | 네이버 백과사전
(출처:http://100.naver.com/100)
4. 실험데이터 기록표
실험명 : 열전도율 측정
실험장치 : 열전도율 측정 장치
실험실 온도 : 21.6
실험일자 : 2011년 3월 25일.
구 분
표준시험편
(SUS)
표준 시험편
(Al)
시험편
(Cu)
Heat Flux Sensor(mV)
3.20
3.79
3.83
T1 (℃)
45
45
45
T2 (℃)
34.8
39.3
40.3
시험편 두께(mm)
9.64
9.82
9.80
Heat Flux(W/m2), q
297.95
352.89
356.61
열저항 (m2k/W)
0.0342
0.0162
0.0132
열전도율 [W/mK],k
54
204
373.85
Note : Heat Flux Sensor 값에서 Heat Flux 산출 관계식
※계산과정
① Heat Flux(W/m2), q
SUS :
Al :
Cu :
② 열저항 R열저항 , (R = Rs + Rc, q : 단위면적당 열전달율,
k : 시험편의 열전도율)
SUS :
Al :
Cu :
③ Rs 값
,
(알고있는 값 k= SUS : 54, Al : 204)
SUS :
Al :
④ 보정계수 F 와 접촉 열저항 Rc
,,
SUS :
Al :
연립방정식을 이용하여 계산하면
Rc = F*0.0342-0.1785*10-3
Rc = F*0.0162-0.0481*10-3
0.0481*10-3 = 0.0162F
∴ F = 7.244 × 10-3, Rc = 6.926 × 10-5 m2 K/W
⑤ 시험편 1(Cu) 의 열 전도율 k
= 373.85
∴시험편 1(Cu) 의 열 전도율 k= 373.85 W/m K
5. 보고서 작성
1) 열전도율을 알고 있는 2개의 표준 시험편을 이용하여 실험과정 1)에서 6) 과정을 통하여 실험 데이터 기록표를 완성한다.
: 4.1 실험결과 표에 작성.
2) 이 실험데이터를 이용해 보정계수 F, 를 구하라.
: 보정계수 F : 7.244×10-3, 접촉 열저항 Rc = 6.926×10-5m2 K/W
3) 열전도율을 모른다고 가정한 3번째 시험편의 열전도율을 구하라.
: = 373.85
4) 위에서 구한 열전도율을 사용하여 시험편의 성분을 추정하라.
: 열전도율(k= 373.85 W/m K)만 보았을 때는 은과 가장 유사하게 확인된다. 하지만 실제 시험편은 구리이다. 구리는 열전도율로 비교해 봤을 때 두 번째로 유사하다.
5) 실험 과정에서 발생할 수 있는 오차에 대하여 설명하라.
: 여러 가지 오차의 원인이 있었을 것이다. 온도를 측정할 때 데이터가 변동이 있어서 정확한 측정이 불가하여 우연오차인 계측오차가 있었을 것이고 다른 이유로는 계통오차인 측정 장치 내부에서 오차가 있을 것이다. 봉의 주위는 단열재로 단열되어 있으므로 축방향의 일차원 열 유동으로는 해석할 수 있지만, 결과 값을 도출하는 계산과정에서는 단열재로의 열 유동을 고려하지 않은 점에서 오차가 발생할 수 있다. 또한 실험실의 온도나 측정 장치, 시험편에 뭍은 먼지로도 약간의 영향을 끼칠 수 있었을 것이다.
6. 고찰
-이번 실험은 열전도율이 알려진 스테인리스와 알루미늄, 구리를 이용하여 시험편의 열전도율을 구함으로써, 열전도현상을 이해하여 보는 것이었다. 나는 이미 열전도율의 순서를 알고 있었다. 구리, 알루미늄, 스테인리스 순으로 말이다. 하지만 선생님께서 용접은 뭐가 잘 되냐고 하셨을 때 말문이 막혔다. 하지만 간단했다. 열전도율 반대 로였다. 실험은 순조롭게 진행되었다. 하지만 시험편이 식는데 오래 걸려서 시간이 많이 소요되었다. 실험 후 결과를 비교했는데 오차가 크기도 하고 작기도 했다. 오차를 좀 더 줄이기 위해서라도 시험편을 깨끗이 닦는 정성이라도 보였어야했는데 조금 아쉬웠다. 이번 실험에서의 오차는 위에서 말한바와 같이 온도를 측정할 때 데이터가 변동이 있어서 정확한 측정이 불가하여 우연오차인 계측오차가 있었을 것이고 다른 이유로는 계통오차인 측정 장치 내부에서 오차가 있을 것이다. 봉의 주위는 단열재로 단열되어 있으므로 축방향의 일차원 열 유동으로는 해석할 수 있지만, 결과 값을 도출하는 계산과정에서는 단열재로의 열 유동을 고려하지 않은 점에서 오차가 발생할 수 있다. 또한 실험실의 온도나 측정 장치, 시험편에 뭍은 먼지로도 약간의 영향을 끼칠 수도 있었을 것이다.
무척 지루한 실험이기도 하였지만 열전도현상을 직접 몸으로 접하게 되어 기쁜 일이 아닐 수 없었다.

키워드

열전도율,   열유체,   공학실험