열전대 실험 보고서

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열전대 실험 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

§Ⅰ. 서 론
1. 실험배경
2. 실험목적
3. 실험배경

§Ⅱ. 본 론
4. 실험이론
　1) 열전대
　2) 열전기 회로의 3법칙
　3) 열전대 종류 및 특성
　4) R-type 열전대
　5) 광고온계 원리 및 특징
5. 실험장치
6. 실험 절차
7. 실험 방법
8. 실험 결과
　※ 공기유량계 LPG 환산
　※ 유량 환산표
　※ 단열 화염 계산 방법

§Ⅲ. 결 론

본문내용

915℃
942℃
825℃
4) 공연비가 29.4 , 23.8, 14.9 의 각각의 경우에 대하여 화염 모양을 비교하여라.
공연비 29.4
화염의 특징
세가지 비교 실험중에서 가장 공연비가 큰 것으로 산소가 다량으로 공급되고 있는 상황에서의 화염이다. 산소가 필요이상으로 많이 공급되어서 불꽃형상이 안정적이지 않아 많이 흔들렸다. 불꽃의 색깔은 매우 밝은 파란 빛을 띠고 있으며, 이론공연비로 연소할 때 보다 화염형상의 높이가 버너에서 약간 떨어진 위치임을 알 수 있다.
슬릿의 가장자리와 불꽃 특성상 속불 보다는 겉불 에서의 온도가 상당히 높은 양상을 띠었다. 불꽃이 균일하지 않고 연소 시 소음이 난다.
공연비 23.8
화염의 특징
화염은 위의 실험에 비해 보다 더 선명한 푸른빛을 따며 안정적인 연소가 지속적으로 발생한다. 화염의 길이 또한 이전의 실험보다 길어졌고 역시 가장 자리로 갈수록 그 길이는 길어지는 U자 형태를 띈다.
당량비가 가장 이상적인 실험인 만큼 상당히 안정적인 연소를 보여준다. 위의 실험과는 달리 소음도 거의 나지 않음을 알 수 있었다.
실험도중 공기, 혹은 연료의 공급이 일정치 않아 주황색 불꽃이 드문드문 보이긴 했지만, 비교적 장시간동안 안정적으로 연소하여, 온도측정에 있어 다른 실험에 비해 수월하였다.
공연비 14.9
화염의 특징
가장 낮은 공연비 상태에서의 실험으로서 최초로 붉은 빛을 띠는 화염 형상이 나타났고 그 길이 또한 가장 길었다. 이 때 화염의 붉은 부분 위에 다시 푸른빛의 화염이 보이며 이 화염 역시 가장 가지로 갈수록 그 길이가 길어지는 U자 형태를 띠었다.
이 실험에서 형성된 불꽃은 높이에 따른 온도차나 부위에 따른 온도차가 매우 큼을 실험을 통해 알 수 있었다.
붉은색의 불꽃이 나타나는 것은 불완전 연소로 인하여 연료의 C가 연소하기 때문이라고 한다.
§Ⅲ. 결 론
- 열전대 및 광고온계를 통한 온도 실험을 통하여 화염의 당량비와 위치에 따른 온도 변화와 적절한 화염의 필요성을 알 수 있는 실험이었다. 하지만 사람의 손으로 측정 및 조종하는 실험이었던 만큼 신뢰도 및 오차를 보장할 수 없는 실험이었기에 실험을 하고난 후에도 실험을 신뢰하지 못하는 것이 아쉬웠다.
- 우선적으로 실험적 오차를 발생시킬 수 있는 부분을 보면,
* 열전대와 같은 경우는 정확히 슬릿의 중앙에 위치하지 않았을 경우도 있고, 각 좌표로 움직이는 것을 사람의 손으로 각 바를 돌려서 그 위치를 변경시켰는데, 매번 그 위치가 미묘하게 틀어지는 것을 볼 수 있었다. 좌표가 정확치 않아 각 실험을 할때 비교가 용이하지 않을 수 있다.
* 이번 실험 같은 경우에는 주변상황에 매우 민감하다. 주변공기의 상태가 급격히 변하여도 실험에 영향을 줄 텐데, 실험의 특징상 불 옆이라서 약간 덥기도 하고, 가스냄새가 나서 실험을 하는 도중에 몇몇 실험자들이 옆에서 부채질을 하였던 것도 영향을 끼쳤으리라 생각된다.
* 광고온계 같은 경우에는 관측자의 주관적의견이 많이 반영되는 부분이 많다. 따라서 색이 같다고 보이는 온도가 열전대로 측정한 온도와 많이 다를 수도 있고, 그것이 실제온도와 더 많이 비슷할 수도 더 많이 다를 수도 있으나 이것은 판단불가하다.
* 열전대로 측정한 온도가 짧은 시간에 매우 많이, 그것도 큰 폭으로 수시로 바뀌었다. 그래서 그 값을 잘 읽는 것이 관건인데, 실험 초반에는 하나의 데이터를 읽는데 꽤 오랜 시간이 걸렸는데, 실험 중반부에는 매우 짧은 시간 내에 읽어내었다. 실험을 하는 과정에서 능숙해진 영향도 있겠지만. 측정함에 있어서 관측자의 주관성이 들어가고 실험의 시작과 끝에 있어서 그 조건을 계속 달리해준 것도 꽤 큰 영향을 끼쳤으리라 판단된다.
- 광고온계 경우는 700℃ 이하로는 측정이 불가능하고, 그 이상이 되어서 측정을 한다고 해도, 사람의 눈으로 보면서 그 안의 필라멘트와 불꽃의 색이 같아지는 점을 예상하는 것이다. 그 결과로 얻은 값에서도 열전대로 얻은 값과 대략 150℃ 정도 차이가 났다. 광고온계는 아주 높은 온도의 물체의 온도를 측정하는 장비이므로 온도가 많이 높지 않은 슬릿버너의 온도를 측정하는 데에는 무리가 있다고 생각 된다.
- 실험결과를 분석해보면, 최고화염온도를 얻을 수 있는 최적의 상황(당량비)이 언제인지 찾는 것이 이번 실험의 목표이다. 따라서 실험상에서 당량비 조절을 통한 각 실험에서의 결과 분석과 이론값의 비교가 매우 중요한데. 앞의 이론값에서 찾았듯이 적절한 당량비를 취했을 때 가장 높은 화염온도를 얻을 수 있었다. 그 때 불꽃의 모양이 가장 안정적이었으며 연소 중 소음이 나지 않았고, 불꽃 색 또한 매우 선명한 파란빛을 띠는 것을 볼 수 있었다.
- 단일화염 온도 계산문제에서는 오차가 대략 800K 정도 차이가 나오는 것으로, 매우 큰 차이를 보인다. 단일화염온도는 연소실이 밀폐계로 에너지의 출입과 질량의 출입이 없다는 가정 하에서 계산을 하는 식이기 때문에 정확히 나오지는 않을 것으로 예상하였으나, 생각보다 그 차이가 너무 컸다.
- 또한 이번 실험에 있어서 열전대의 원리, 지벡효과, 펠티어 효과에 대한 이론의 습득 및 실험을 통한 검증을 할 수 있었고, 열에 의해서 전류 및 기전력이 발생한다는 사실과 슬릿 버너를 이용하여 광고온계의 사용법을 알고, 광고온계의 측정범위를 알 수 있었다.
- 당량비의 변화에 따른 온도 변화 측정에서는 그래프를 통해 확인 할 수 있듯이(-사실그래프가 상당히 부정확하여 제대로 판단할 수 없으나 실험의 예상값으로 이하 내용을 서술하였음-), 당량비를 높일수록 온도는 증가하다가 1.25 일 때를 기점으로 다시 떨어진다. 이것 역시 앞의 것과 마찬가지로 이론 공연비에 가까울수록 최적의 효율을 갖는 연소 상태가 이루어지는 것을 뜻한다. 사실 이론 공연비가 23.8(즉, 당량비의 값이 1일 때), 가장 높은 온도를 지시하여야 하나 실험상의 오차로 인해 측정결과는 그러한 값을 지시하지 못하였다.
※ 참고 문헌
'Thermodynamics An Engineering Approach'
by Yunas A. Cengel & Michael A. Boles (단열 화염 온도 계산 시 참고)

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