전도 열전달 실험 결과리포트 기계응용실험

목차

1.전도 열전달 실험
1-1. 실험 목적
1-2. 실험 관련 이론
1-3. 실험장비 및 방법
(1) 실험 장비
(2) 실험 방법
1-4. 실험결과
1-5. 고찰

2. 자연대류와 강제대류 열전달 실험
2-1. 실험 목적
2-2. 실험 관련 이론
2-3. 실험장비 및 방법
(1) 실험장비
(2) 실험방법
2-4. 실험 결과
2-5. 고찰

3. 복사 열전달 실험
3-1. 실험 목적
3-2. 실험 관련 이론
3-3. 실험장비 및 방법
(1) 실험장비
(2) 실험 순서 및 방법
3-4. 실험 결과
3-5. 고찰

본문내용

른 공기의 값 비교
대류 열전달 계수를 보면 같은 종류의 판에서 공기유동의 속도가 빨라질수록 대류 열전달 계수는 커짐을 실험과 그래프를 통하여 확인할 수 있다. Flat plate의 경우 Finned plate 보다 높은 값을 확인할 수 있다. Pinned plate 경우에는 자연스레 공기와 접촉하는 면적이 넓어지므로 같은 공급된 열량에 대해 보다 효과적으로 공기로 열을 전달하기 때문에 정상상태 온도가 낮아지게 된다. 이것이 컴퓨터 CPU나 각종 보드의 cooler로 사용되는 Pinned Plate를 원리이다. = 이므로 가 달라지는 원인은 공급 열량이 같으므로 면적에 의한 열유속 차이, 그리고 대기의 온도는 일정하므로 표면 온도의 차이로 설명할 수 있다. 핀이 달려있는 경우에 값이 작게 계산이 되었는데 이 원인은 공기가 다른 핀의 영향에 의해 열전달이 원활하게 되지 않아서 표면온도가 높게 측정이 되었고 이 높게 측정된 표면온도가 분모 항에 있기 때문에 값이 작게 계산될 수밖에 없다.
3. 복사 열전달 실험
3-1. 실험 목적
복사 열전달 실험을 통하여 고체 표면에서 열복사(Thermal Radiation)에 의한 단위 시간당 복사 열전달량과 열복사 물질의 표면 온도를 측정하여, 복사체(물질) 표면의 방사율(emissivity)을 알아본다.
3-2. 실험 관련 이론
□ INVERSE SQUARE LAW FOR RADIATION INTENSITY
발열체의 표면에서 방사된 열복사의 강도는 거리의 제곱에 반비례한다.
□ EMISSIVITY, ε
1) Stefan-Boltxmann Law for Blackbody :
= Emissivity Power from Surface []
= 복사체 표면의 절대온도 []
2) 실제의 표면(회체 : grey surface)에서 열복사율
= emissivity (방사율) (흑체는 1, 회체는 1이하임)
3) 복사체 표면과 주위의 단위 시간당, 단위 면적당 net 복사 열교환율의 측정
= 5.59 × reading from radiometer ()
= 주변의 절대 온도 (본 실험에서는 대기의 온도) []
3-3. 실험장비 및 방법
(1) 실험장비
장비명
실제사진
장비 설명
Apparatus of Radiation Heat Transfer Unit
(2) 실험 순서 및 방법
INVERSE SQUARE LAW FOR RADIATION HEAT TRANSFER
① Power control unit에서 position을 6에 고정한다.
② x=100mm부터 x=600mm까지 거리를 100mm씩 증가시킨다.
③ 정상상태에서 radiometer의 수치 값 (R)을 기록한다.
④ 거리(x)와 Radiometer에 감지되는 R값과의 관계를 Linear 좌표계를 사용하여 그래프를 작성한다.
EMISSIVITY,
① Radiation Heat Source앞에 위치한 Black plate 사용한다.
② X=110mm, Y=50mm위치에 Radiometer와 Metal plate를 고정시킨다.
③ Power control을 6V와 5V, 정상상태에서 Metal plate의 표면온도(Ts)와 Radiometer의 수치(R)를 기록한다.
④ Black body radiation의 Emissivity power와 Real(grey body) surface에서 실험한 data 를 비교하여 실험에 사용된 Black plate의 평균 Emissivity를 구한다.
⑤ silver 로 같은 실험을 반복한다.
3-4. 실험 결과
Radiation Measurement and Heat radiation
Test No
1
2
3
4
5
6
Symbol
Unit
Distance
X
mm
100
200
300
400
500
600
Radiometer
R
Wm
1536
572
227
166
52
18
Emissive Power from Surface
q′′
Wm
8586.24
3197.48
1268.93
927.94
290.68
100.62
Data for Calculating Emissivity from Black Plate
READING
CALCULATION
Power
control
[V]
Temperature at
Metal plate
Ts [k]
Ambient
Temperature
Ta [k]
Radiometer
R
[w/m2]
q″ =
5.59×R [Wm]
=
q″{σ(Ts-Ta)}
6
417.7
295.7
106
592.54
0.458
5
388.7
295.7
59
329.81
0.255
Data for Calculating Emissivity from Silver Anodised Plate
READING
CALCULATION
Power
control
[V]
Temperature at
Metal plate
Ts [k]
Ambient
Temperature
Ta [k]
Radiometer
R
[w/m2]
q″ =
5.59×R Wm
=
q″{σ(Ts-Ta)}
6
404.7
295.7K
127
709.93
0.653
5
379.7
295.7K
66
368.94
0.495
3-5. 고찰
Radiation Measurement and Heat radiation 에 대한 결과로부터 거리가 멀어질수록 표면 온도가 떨어지게 됨을 알 수 있는데 이는 열전달률은 방사율이 일정하고 스테판-볼츠만 상수가 일정, 대기온도 또한 일정하기 때문에 표면온도에 의해서 좌우된다는 이론과 부합되는 내용이다. 그러므로 거리가 멀어질수록 뜨거운 평판이 Radiometer에 많은 열을 전달하지 못한다.
Emissivity 실험 이론상, 방사율과 열전달률의 관계에서 같은 열량을 공급했을 때는 검은색 계열이 높은 방사율을 가진다. 같은 물체에서 다른 열량을 공급했을 경우 당연히 높은 열량을 공급했을 때 더 높은 방사율을 나타나내며 방사율은 이상적인 흑체에서 1이고 다른 물질들은 1보다 작다. 하지만 실제실험에서는 오히려 은색의 emissivity가 검은색의 그것보다 높은 결과가 나왔는데, 이는 이론에 어긋나며, 은색과 검은색의 데이터가 뒤바뀌거나, 실험자의 착오에서 비롯된 것으로 판단된다.

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기계응용실험,   열전달실험,   결과리포트 ,   전도 열전달