열전달실험 : 열전달 현상과 온도구배를 통해서 다른 시편을 통과할 때 온도가 저하되는 원리와 Fourier 열전도법칙을 응용하여 시편의 열전달계수를 구하고 시편이 어떤 금속인지 알아보도록 한다

소개글

열전달실험 : 열전달 현상과 온도구배를 통해서 다른 시편을 통과할 때 온도가 저하되는 원리와 Fourier 열전도법칙을 응용하여 시편의 열전달계수를 구하고 시편이 어떤 금속인지 알아보도록 한다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 기본이론

3. 실험장치 및 도구

4. 실험방법 및 순서

5. 실험방법

6. 결과 및 그래프

7. 고찰

8. 참고문헌

본문내용

5회 이상 측정하여 그 평균치로써 데이터를 구한다.
⑦
측정이 완료되면 Heater의 온도를 서서히 하강시켜 온도가 50℃ 이하가 되면 냉각수의 공급을 정지시킨다.(Heater의 온도가 급강하하는 일이 없도록 특히 주의할 것)
⑧
전원을 OFF한다.
(2) 주의사항
①
전원은 필히 220V, 60Hz에 연결할 것
②
냉각수의 공급은 항상 일정하게 공급해야 하며, 측정에는 충분한 시간을 가지
고 정상상태에 도달한 후 측정할 것
③
열전대를 취부하는 단자 접속은 분명히 할 것
④
시험편면은 평활히 하여 충분히 밀착시킬 것
⑤
열전대는 취부구멍이 일직선에 있게 취부 시킬 것
⑥
시험편과 기준통의 접촉면에 기름 또는 먼지 등을 제거하고 조절나사로 균등
히 체결할 것
⑦
실험이 완료되면 배관 및 상부 탱크에 물을 배수시켜 동결을 방지할 것
⑧
항상 청결히 관리할 것
4. 실험방법 및 순서
5. 실험방법
[표 1.1] 구하는 값
GRAPH에서 구함
실제 계산치
ta
tb
tR
λ'a
λ'b
λ
[표 1.2] STANDARD CYLINDER
SPECIMEN
STANDARD CYLINDER
MATERIAL
SUS 304
CU
DIA
40Φ mm
40Φ mm
THICKNESS
La = 4.0mm
Lb = 2.0mm
= 30mm
THERMAL
CONDUCTIVITY
λ =
= 320Kcal/mhr℃
[표 1.3] sus304 열전도율
sus304(실제 열전도율)
100℃
14.01Kcal/mhr℃
TEST POINT
TEMP SELECTOR INDICATOR
CALCULATION
T
E
S
T
COOLING
WATER

FLOWRATE
TEMP
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
l/hr
℃
A
「 」
※그래프
ta, tb를 구하기 위해 시험부 도면을 참고하여 x축 값을 잡고, 실험에서 구한 평균 온도를 y 값으로 잡은 뒤, 그래프를 그린다.
온도
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
100℃
94
92.6
90.7
89.3
49.9
49.2
30.4
29.5
28.2
27
1.4
1.9
1.4
0.9
1.3
1.2
온도
T4'
T5'
T6'
T7'
△T
△T
△T
λ'
λ'
λ
100℃
89.0
50.0
49.1
30.6
39.0
18.5
1.35
1.477
1.557
1.352
6. 결과 및 그래프
1) T1에서 T4까지의 기울기
==
2) T4'의 온도
→
3) T5에서 T6까지의 기울기
4) T5'의 온도
→
5) T6'의 온도
→
6) T7에서 T10까지의 기울기
7) T7'의 온도
→
8) T4'에서 T5'까지 기울기
9) T6'에서 T7'까지 기울기
10) △Ta, △Tb, △TR
11) λ'a, λ'b, λ
℃
℃
℃
오차율
온도
실제 열전도율
실험 열전도율
오차
100℃
14.01 Kcal/mhr℃
1.352 Kcal/mhr℃
90.35%
※그래프
6. 고찰
이번 실험은 정상상태인 계에서 일정한 거리마다 온도를 측정하여 그 온도차로 열전도도를 구하는 실험이었다. 열전도도를 알고 있는 Cu와 SUS304를 정상열회로에서 온도차를 측정하여 SUS304의 열전도도를 알아내는 실험이었다. 하지만 오차가 생겼다. 그오차의 원인으로는
첫번째는 기구의 단열이 완벽하게 이루어지지 않았다. 실제는 단열이 일어나기가 힘들다. 하지만, 이 과정은 단열을 과정한 실험이다. 그래서 오차가 생긴 것 같다.
두번째는 <정상상태의 조건> 계산과정에서 정상상태라고 가정하고 Heat flux가 같다고 가정하고 값들을 계산하였는데, 오차로 인해 완벽하게 정상상태를 유지되었다고 볼 수가 없다.
세 번째는 열전도도는 온도의 함수이므로 주어진 Cu의 열전도도가 정확한 값이 아니다. 이것은 좁은 범위의 온도에서 는 일정하다고 생각할 수 있으나 큰 온도구간에서 는 일정하다고 생각할 수 있으나 큰 온도구간에서 는 다음 형태의 식에 의해 추정할 수 있다.
(a와 b는 실험함수)
마지막으로 실험 결과를 보면 기준통의 온도강하는 각 구간에서 거의 일정하다. 각 구간의 온도차가 조금씩 차이나는 이유는 각 구간에서의 접촉저항 때문이라고 생각된다. 그리고 실험값과 표준값의 차이는 접촉저항에 따른 온도차를 생각해서 보정하지 않은 값으로는 는 의 온도사이에 시편의 열전도도가 나타낸 값이므로 보정에 의해 최종적인 계산값 의 값과 차이가 있다. 접촉저항의 보정이 필요한 이유는 통상적으로 실험이 다르며 접촉표면에 예외 없이 온도가 떨어지기 때문이다.
이번 실험에 있어서 값이 차이가 조금 난다. 여기서 값이 조금씩 차이가 나는 이유를 생각해보면 Fourier법칙에서 찾을 수가 있다. Fourier법칙은 가 온도구배에는 무관하지만 온도 자체에는 꼭 무관하지 않다는 것을 나타낸다. 보통은 값이 일정하다고 보지만 즉, 좁은 범위의 온도에서 는 일정하다고 생각할 수 있으나 큰 온도구간에서 는 온도의 함수라 생각할 수 있다. ( )
실험을 통해서 계산된 SUS304 시료가 Cu보다 열전도도가 훨씬 작은 것을 알 수가 있었다.
이번 실험을 통해 고체의 열전도도로 측정하고 열전도에 대한 이론에 대해 정확히 이해할 수 있었다. 또 열전도가 일어날 때 얼마만큼 열손실이 일어나는가와 보온, 보냉을 위해 어떤 재료를 선택해야 할 것인가에 대해서도 생각해 볼 수 있었다. 그리고 이러한 값들은 재료의 열정도도와 관계한다는 사실을 알게 되었다.
7. 참고문헌
http://preview.britannica.co.kr/bol/topic.asp?mtt_id=65886
http://www.scitech.co.kr/upload/book_image/s_007/HeatTransfer_pdf2.pdf
http://home.snu.ac.kr/Html/conduct/conduct_005.htm
http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0JrWQ&articleno=6136769&categoryId=346685®dt=20080731135004#ajax_history_home
http://me.kaist.ac.kr/upload/course/MAE205/Ch14-1.pdf

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열전달,   전도,   기계,   열전달계수,   시편,   열전달 현상,   실험결과