금오공과대학교 기계공학과 기계공학기초실험 대류열전달 실험 에비보고서

목차

1. 열전달 종류 및 원리
2. 자연대류와 강제대류
3. 자연대류와 강제대류의 실생활 예
4. 대류열전달계수와 관련된 무차원수
5. 선형보간법

본문내용

1. 열전달 종류 및 원리
열은 전도, 대류, 복사의 세 가지 방식으로 전달되며 이 세 가지 열전달이 나타나기 위해서는 온도차가 존재해야한다. 열전달은 온도가 높은 쪽에서 온도가 낮은 쪽으로 일어난다.

① 전도(Conduction)
전도는 상대적으로 에너지를 많이 가진 입자에서 에너지를 적게 가진 인접한 입자로 입자간의 상호작용에 의해서 에너지가 전달되는 현상이다. 전도는 고체, 액체, 기체에서 모두 일어난다. 액체와 기체에서의 전도가 일어나려면 경계층이 발달되지 않을 만큼의 좁은 거리에서 유체가 정지해 있을 때 분자들의 무질서운동(충돌, 확산)에 의해서 전도열전달이 일이난다.
전도의 매개물이 고체인 경우 고체의 결정격자의 진동과 자유전자의 이동으로 전도열전달이 일어난다.

② 대류(Convection)
대류는 고체표면과 인접하여 이동하는 유체사이에서 발생하는 열전달이다. 고체표면과 유체의 온도차에 의하여 밀도차가 생기고 밀도 차에 의해서 유체가 이동하면서 열이 이동하는 자연대류 열전달과 외부에서 기계적으로 가해준 힘에 의해서 유체의 흐름이 발생하는 강제대류 열전달이 있다. 또 유체 흐름에 따라서는 층류 열전달과 난류 열전달이 있다. 층류열전달은 비교적 낮은 유체속도에서 일어나며 난류열전달은 높은 유체속도에서 일어난다. 유체의 유동이 난류일 때가 층류일 때보다 대류열전달이 잘된다. 대류열전달은 열전도뿐만 아니라 유체 이동을 포함하게 되므로 열전달률은 전도에 의한 경우보다 대류에 의한 경우가 더 높다.
뉴턴의 냉각법칙 (h는 열전달계수)

③ 복사(Radiation)
복사는 물질 내 원자나 분자의 전기적 특성이 변하면서 전자기파 또는 광자의 형태로 방출되는 에너지이다. 복사는 전도, 대류와 달리 열을 전달하는데 매개체가 필요하지 않다. 따라서 복사에 의한 열전달은 빠르고(광속), 진공에서도 열전달이 일어난다.

참고 자료

식품과학기술대사전, 한국식품과학회, 2008. 4. 10., 광일문화사(대류열전달검색)
화학대사전, 2001. 5. 20.(자연대류열전달검색)
화학대사전, 2001. 5. 20.(강제대류열전달검색)
위키백과, 선형보간법, 2016. 3.
두산백과, 레일리 수, 2016. 6. 3.
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김경훈 외 5명 공역, 열전달, McGrawHill, 2015.