전도열전달

소개글

전도열전달에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험장치

4. 실험방법

5. 실험시 주의사항

6. 실험결과

7. 고찰

본문내용

매질의 선택과 열량을 계산할 수 있다.
2. 실험이론
(1) 열전달은 전도, 대류, 복사의 형태로 전달된다. 전도는 물체에서 입자들의 상호 작용에 의해 보다 활동적인 입자로부터 이웃의 덜 활동적인 분자로의 에너지의 전달이다. 고체, 액체, 기체에서 생길 수 있으며 기체나 액체에서의 전도는 분자의 불규칙적인 운동에 의한 충돌 및 확산에 의한 것이다. 고체에서의 전도는 격자에서의 분자 진동과 자유전자의 에너지 이송의 두 가지 복합적인 방식에 의한 것이다.
or 이다.
위식을 처음으로 표현한 J.Fourier의 이름을 따서 위식을 Fourier의 열전도 법칙이라고 한다.
(2) 정상상태에서 에너지 평형은 다음과 같이 표현된다.
또는 다음과 같이 표현된다.
벽에 대한 Fourier의 열전도 법칙은 다음과 같다. (W)
(3) 평면 벽에 대한 열전도에 관한 식은 (W) 이다.
여기서 (℃/ W)은 열전도에 대한 벽의 열저항 또는 단순하게 벽의 전도 저항이라 한다.
열유동에 대한 위 식은 다음으로 표시되는 전류와 유사하다.
여기서 은 전기저항이고 은 저항에서의 전압차이다. 따라서 열전도율은 전류, 열저항은 전기저항, 온도 차이는 전압차이에 대응된다.
(4) 다층 평면 벽을 통한 정상 열전달률은 다음과 같다.
여기서 은 다음으로 표시되는 전체 열저항이다.
3. 실험장치
4. 실험방법
(1) 배관 순환수를 점검하고, 배관 부분의 공기를 뺀다
(2) 장치에 연결된 상태로 온도세팅을 한다.
(실험 중에는 가능한 변동이 없도록 해야한다.)
(3) 온도 세팅과 냉각수 세팅이 끝나고 나서 t1의 온도가 정상상태의 값을 나타내면 측정을 시작하고, t2~t10등도 같은 방법으로 온도를 측정한다.
5. 실험시 주의사항
(1) 측정 시간을 충분히 길게하여 정상 상태에 도달하게 한다.
(2) 열전대를 정확히 설치하고 조심스럽게 온도 메타를 돌린다.
(3) 열전대와 터미널의 연결을 점검한다.
(4) 표준 실린더와 시험편의 표면은 깨끗하고 매끄럽게 다듬어서 접촉이 잘되도록 해야한다. 접촉면이 잘 붙게 하기 위해서 알루미늄 분말이나 구리 분말 또는 알루미늄 호일 등을 사용한다.
(5) 표준 실린더와 시험편을 정확하게 조립하고 나서 조절나사를 꽉 조여 절연재료가 플랜지에 밀착되도록 한다.
6. 실험결과
(1) 실험 장치 사양
구리
임의의 물질
직경
40mm
40mm
길이
4mm, 2mm
열전도율
320 kcal/mhr℃
x kcal/mhr℃
초기온도
111 ℃
유량
100 l/h
(2) 실험결과 - 표
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
t9
t10
1
115
109
104
99
80
77
54
50
47
42
2
107
106
102
97
80
77
55
51
46
43
1,2 평균
111
107.5
103
98
80
77
54.5
50.5
46.5
42.5
(3) 구하기 ..... ①
① 식을 연립하여 를 구하기 위해 를 찾으면
② 와 두식을 연립하여 풀면
와 에서
이다.
()
(3) 구하기 ..... ②
① 식을 연립하여 를 구하기 위해 를 찾으면
② 와 두식을 연립하여 풀면
와 에서
이다.
()
(4) 실험결과 - 그래프
7. 고찰
실험 결과 구간에 따른 온도 변화 그래프는 이론값과 비슷하게 얻을 수 있었다.
실험 결과의 온도값과 이론 계산식으로부터 미지수였던 를 얻기 위해 두 가지일 경우로 구분해 를 구해보았다.
첫 번째 경우는 를 그대로 대입했을 때였고, 두 번째 경우는 를 로 두었을 때 였다. 각각의 계산 결과 그리고 이라는 값을 얻을 수 있었는데 실제 k값은 음수가 나올 수 없다.
실험 결과값은 두 번째 경우가 더 근접 했고, 두 번째의 경우 만약 k값을 절대값으로 가정한다면 임의의 물질의 열전도율은 286.55kcal/℃ 이므로 아래 자료들의 결과에 따라 금에 가깝다는 결론이 나온다.
알루미늄 : 196kcal/℃ / 금 : 254kcal/℃ / 순은 : 360kcal/℃ / 텅스텐 : 170kcal/℃ /철 : 62kcal/℃ / 주철 : 45kcal/℃ / 탄소강 : 46kcal/℃ / 스텐레스강 : 14kcal/℃ / 구리 : 320kcal/℃ / 청동 : 50~60kcal/℃ / 황동 : 95kcal/℃ / 납 : 30kcal/℃ / 백금 : 60kcal/℃ / 니켈 : 77kcal/℃
이번 전도 열전달 실험에서는 아래의 이유에 의해 오차가 발생한 것으로 보인다.
① 측정시 충분한 시간을 주어 정상상태에서 측정을 하지 못함.
② 열전대 온도계 보정을 하지 않음.

키워드

전도,   열전달,   열공학