열전도도예비

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열전도도예비에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

1. 실험 제목 : 열전도도 및 열전달 계수 측정 실험

2. 실험 목적
여러 경우의 유체 흐름에서 열전도를 생각해보고 퓨리에의 법칙에서 k로 정의되는 열전도도에 대해 알아보고 금속고체에서의 열전도도를 측정해 본다.
3. 기본 이론
1) 열전달 메커니즘(mechanism)
열전달(heat transfer)는 한 지점에서 다른 곳으로 열에너지가 이동하는 것이다. 열전달이 일어나기 위해서는 두 지점 사이에 온도차가 있어야만 한다. 열전달은 크게 세가지 방법에 의해서 일어나는데, 전도, 대류, 복사가 있다. 전도(conduction)는 고체 또는 정지된 유체 안에서 열에너지가 이동하는 것이다. 전도의 실제 메커니즘은 접촉시 분자 사이에서 또는 금속의 경우, 자유전자 사이에서 교환되는 운동에너지를 포함한다. 대류(convection)는 고체표면 주위에 있는 유체로 또는 유체로부터 열에너지가 전달되는 방법이다. 대류는 전도에 움직이는 유체분자에 의해 열에너지가 전달되는 개념을 더한 것이다. 유체가 펌프같은 기계적인 장치에 의해 강제적으로 흐른다면, 강제대류, 자연적인 경우를 자연대류라고 한다. 복사(radiation)는 전자기 파동에 의해 열에너지가 이동되는 방식이다. 복사는 매개체가 필요하지 않다.
2) 퓨리에 법칙(Fourier law)
그림과 같이 양면의 온도가 T1, T2, 면적이 A, 두께가 δ인 평면벽이 있을 때, 정상상태 하에서 이 평면벽이 열전도에 의해 단위시간에 전달되는 열량은 온도차와 면적에 비례하며, 벽의 두께 δ에 반비례한다. 즉,
다음과 같다. 여기서 비례상수, k를 열전도도(thermal conductivity)이라 하고, ΔT/Δx 는 단위길이당 온도변화이다. 이 것을 온도구배(temperature gradient)라 하며, 열전도에서 단위시간에 전달되는 열량은 온도구배와 표면에 비례한다. 위의 식을 Fourier의 열전도 법칙이라고 한다. 음(-)의 부호는 열이 전달되는 방향이 온도가 떨어지는 방향임을 뜻한다.
3) 이중관 열교환기(향류, 병류)
열교환기는 고온유체로부터 저온유체로 열을 전달하는 장치의 총칭이다.ㅣ 열교환기의 종류 중이중관형 열교환기(double pipe heat exchanger)에는 두 유체가 동일방향으로 흐르는 병류식과 서로 반대방향으로 흐르는 향류식이 있다. 이중관형 열교환기는 구조가 간단하지만 실용성이 적다. 그러나 이것은 열교환기의 이론적 고찰을 하는 데 있어서는 가장 기본이 되는 중요한 형식이다.

키워드

열전도도,   푸리에법칙,   공업화학,   열전달