공기 물대류열전달 - 열유체공학실험

목차

1. 개요 및 목적

2. 이론
1) 열전달율 계산
2) 총괄 열전달 계수
3) 유체의 온도
4) 대류 열전달 계수 계산

3. 실험
1) 실험장치
2) 실험방법

4. 실험데이터

5. 보고서

6. 고찰

본문내용

1. 개요 및 목적
산업 현장과 생활 주변에서는 화력 및 원자력 발전용 보일러, 난방용 보일러, 화학 공정 장비의 응축기 등 고온의 물과 저온의 공기 또는 역으로 고온의 공기와 저온의 물 사이의 열교환 (heat exchange)을 이용하는 열기기 장치를 많이 사용하고 있다. 이러한 열기기에서는 대류에 의한 열전달 현상을 이용한다. 대류 열전달은 뉴튼의 냉각법칙으로 서술되며, 열전달량은 열전달 계수, 면적 및 온도차에 의하여 결정된다. 열전달 계수는 유동속도, 기하학적 형상 등에 따라 달라진다.
본 실험에서는 동심관 (concentric tube)으로 구성된 열교환 장치의 내부 관에는 고온의 물을, 외부 관에는 공기를 흐르도록 하여 유동 속도 (층류와 난류)와 유동방향 (병행류와 대향류)을 바꾸어 가며 열전달량, 총괄 열전달 계수, 대류 열전달 계수 등을 측정하므로 이들이 열전달에 미치는 영향을 파악하도록 한다. 또한 공기 유동층에서의 온도 구배를 측정하여 내부 온도 변화를 살펴본다.

2. 이론
2.1 열전달율 계산
동심관의 이중관식 열교환기에서 내부 관과 외부 관 사이에서 주고받는 열전달율은 정상 상태에서 에너지 평형식을 이용하여 계산한다.

2.2 총괄 열전달 계수
그림 11.2를 참조하여 동심관의 일정 단면에서 반경 방향에 대한 대류 및 전도 열전달율의 평형을 고려하여 다음과 같이 표현된다.

2.3 유체의 온도
유동이 있는 관의 열전달에서 관 내부 또는 외부의 온도는 유동의 속도, 반경 방향 및 축 방향의 위치 등에 따라 변한다.
1) 에너지 평균 유체 온도
반경 방향의 단면, 즉 축 위치가 정해진 곳에서 반경 방향 위치에 따른 변화에 대하여 다음과 같은 에너지 평균 유체 온도 (energy-average fluid or bulk temperature)를 정의한다.

참고 자료

없음