[열공학 실험]기계공학실험-열전도실험

소개글

본 실험은 열전도 실험기를 통하여 시편의 종류가 다른 두개의 시편을 중간에 끼워넣고 열을 전도시켜 그 재질을 유추하는 실험으로 실험에 관한 관련이론과 실험과정 결과를 통해서 시편의 재질을 유추하는 실험입니다.

목차

1.목적
2. 관련이론
3. 실험장치
4. 실험순서
5. 실험자료정리
6. 구해진 k 값으로부터 재질을 유추한다.
7. 실험 결과의 분석
8. 토론 및 고찰
9. 참고문헌

본문내용

1. 목적
Fourier 열전도 법칙을 응용하여 미지 물체의 열전도도를 구하고 그것을 이용하여 미지 물체가 어떤 물체인지를 가늠하여본다.

4. 실험순서


① 두 시편의 중심선이 일치하도록 지지대에 고정시키고 시편에 있는 구멍에 열전대를 삽입한다.
② 냉각수 급수관의 밸브를 서서히 열어 냉각수통의 수위가 일정하게 한다.
③ 전원을 연결하고 Heater를 작동 시킨다.
④ 히터 조절계로 전력을 올려 온도와 냉각수량을 조절한다 온도차가 일정한가를 확인한다.
⑤ 온도가 정상상태(일정한 온도)에 도달한 후 온도를 기록한다.
⑥ 시편의 온도를 바꾸어 위의 과정을 되풀이 한다.

※위의 그래프에서 볼 수 있듯이 기울기가 급한 각각의 두 부분은 시험편이 위치한 곳으로 구리기준봉과의 접촉저항과 시험편의 저항으로 인하여 발생된 곳이다. 따라서 열전대의 두 부분에 위치한 시험편은 온도를 측정한 지점사이에 있는 것이 아니고, t4와 t5 사이 그리고 t6과 t7사이에 있으므로 작도에 의해 시험편 열전도계수를 가늠하여 보아야 한다.

위의 미지의 시편의 k` 값은 약 12~17이다.
※따라서 예상되는 금속은 스테인레스강이다.



7. 실험 결과의 분석

위의 결과에서 볼 수 있듯이 미지의 시편은 스테인레스강으로 예상된다. 온도구배그래프를 보면 각각의 온도에서 기울기는 비교적 비슷함을 볼 수 있다. 그러나 미세하게 다름은 실험상 오차를 보인다. 그리고 150℃에서 열전도율은 (-) 값이 나왔음을 알 수 있다. 이는 실험상 오차가 생겼음을 알 수 있다.

8. 토론 및 고찰

오차를 줄이기 위해 반복실험을 여러 번 하여 오차를 줄인다. 또한 이번 실험에서 접촉저항을 무시한 채 계산을 했지만 접촉저항 또한 중요한 개념이다.

참고 자료

열전달- Arapaci 인터비젼
기계공학실험- 기계과 · 기계설계과 실험실습연구