기계공학응용실험 A+, 2장 열전달 실험

소개글

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목차

1. 실험목적 및 이론
1) 전도 열전달 실험
2) 강제대류 연전달 실험
3) 복사 열전달 실험

2. 실험 장치 및 방법
1) 전도 열전달 실험
2) 대류 연전달 실험
3) 복사 열전달 실험

3. 실험결과 분석 및 고찰
1) 전도 열전달 실험 (R) (표면적 A : , L=40mm)
2) 대류 열전달 실험
3) 복사 열전달 실험

4. 결론
1) 전도
2) 대류
3) 복사

5. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적 및 이론
1) 전도 열전달 실험
(1) 실험목적
고체를 통한 열전달은 물질의 특성에 따라 성능이 달라진다. 즉, 같은 크기의 나무막대 와 금속 막대를 뜨거운 물체에 갖다 대어도 손으로 느껴지는 뜨거운 정도는 다르다. 이 는 열을 전달시키는 물체의 능력이 각기 다르기 때문이다. 이러한 능력을 나타낸 지표가 열전도계수(thermal conductivity)이다. 벽돌이나 스티로폼 같이 열전도계수가 작은 물 질은 단열재로 쓰이며, 구리나 다이아몬드와 같이 열전도계수가 큰 물질은 열확산체로 사용된다. 열전도계수는 물질의 고유한 특성값으로서, 열전달이 수반하는 기기의 설계 시 중요한 인자이다. 본 실험에서는 열이 1차원 정상상태 조건 하에서 열확산에 의하여 전도 열전달되는 실험과정을 수행하여 전도 열전달 현상을 이해하고, 이 현상을 해석하 는 데 가장 중요한 변수인 열전도계수를 이해한다.
(2) 실험내용
막대 형태의 금속시료를 고온부와 저온부 사이에 설치하여 전도 열전달이 일어나도록 한다. 시료 주위는 단열재로 둘러싸여 있으므로 길이방향으로만 열전도가 일어난다. 이 는 1차원 열전도이므로 시료에서의 온도분포를 측정하면 거리에 따른 온도분포가 선형 적으로 나타나게 된다. 이 데이터를 이용하여 열전도 방정식을 풀어 열전도계수를 계산 한다.
(3) 이론적 배경 (R)
1차원 전도 열전달에서 열에너지의 전달방향은 한 방향이며, 이때 온도구배는 단지 하나 의 좌표방향으로만 존재하고 열전달은 그 방향으로만 일어난다. 공간의 각 점에서 온도 분포가 시간에 따라서 변화하지 않고 일정하다면, 그 시스템을 정상상태라 한다.

<중 략>

4. 결론
1) 전도
전도 열전달 실험을 통해 구리와 STS시편의 온도를 정상상태에서 측정하여 열전도계수 값을 얻을 수 있었는데, 구리의 경우 열전도율의 100% 이상 오차가 굉장히 크게 발생하였다. STS의 경우 열전도율의 10% 내외로 오차가 발생하였다. 이러한 오차가 발생하게 된 이유는 접촉 열저항이 어느정도 있었을 것으로 예상한다. 또한 완전한 정상상태에 도달하지 못하였기 때문이라고 생각한다.

참고 자료

기계공학응용실험 제 3판(청문각, 기계공학실험교재편찬위원회)
[네이버 지식백과] 넛셀수 [Nusselt number] (원자력용어사전, 2011., 한국원자력산업회의)
[네이버 지식백과] 뉴턴의 냉각법칙 [Newton's law of cooling, ─冷却法則] (두산백과)