기체 강제 대류에 의한 열전달

목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험
4. 결과 및 고찰
5. 결론
6. Reference

본문내용

요약
원형 관에 일정한 heat flux를 가하면서 공기를 불어넣을 경우 강제 대류에 의해서 열전달이 이루어진다. 이 때 유체의 평균 온도인 bulk temperature는 입구의 길이에 대해서 선형적인 값을 갖는다. 실험을 관으로 공급한 열은 전부 기체로 전달된다고 가정하면, 실험을 통해서 기체로 전달되는 열과 관 벽의 온도 및 유체의 평균 온도를 통해 대류 열전달 계수를 구할 수 있었다. 또한 이를 통해 Nusselt number(Nu), Reynolds number(Re), Prantdl number(Pr) 값을 계산해 실험식을 구해보고 실험에서 얻어진 식과 Dittus-Boelter 식을 비교해 볼 수 있다.

1. 서론
본 실험에서는 전열장치를 이용해 가열시키는 관을 따라 공기가 흐르도록 하여 강제 대류 조건에서의 열전달을 일으킨다. 이 때의 유체는 난류이다.
기체의 유량, 전압, 전류를 조절하여 실험을설정한다. 압력과 입구온도, 그리고 각 Thermocouple이 설치된 부분의 위치마다 외벽온도를 확인한다. 측정에 앞서 실험값이 일정한 부분에 도달했을 때, 즉 정상상태일 때 실험값을 측정해야 할 것에 유의한다.
측정한 파라미터들을 이용해 열량 q, 기체의 질량유량 G’, 단위면적 및 부피당 열flux qw를 계산하고 이를 통해 각 지점에서의 벌크온도 Tb를 구한 후 내벽온도 Tw, 전열 계수 hi를 계산하고 이를 이용해 ho, Tbo를 구해 Nu, Re, Pr 값을 계산한 후 회귀분석하여 Nu, Re, Pr 사이의 실험식과 난류에서의 이론식 Dittus-Boelter식을 비교해보는 것이 본 실험의 목적이다.

2. 이론
2.1 강제 대류에 의한 난류에서의 열전달 파라미터 계산
각 지점에서의 벌크온도 Tb를 구하기 위해필요한 값들을 구해보자. 히터의 효율이 0.86이기 때문에, 열량 q는 다음과 같은 식을 통해 구할 수 있다.

참고 자료

네이버 지식백과- 두산백과(https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1264697&cid=40942&categoryId=32335)
Warren L, Mc cabe, Julian C.Smith, Peter Harriott, 『McCabe의 단위조작』, Graw Hill Education, 278-286, 299-303 (2017.01.10)