[공정실험] 열전달 결과 보고서

소개글

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목차

실험A. 대류와 복사의 복합 열전달
1. 실험 결과
2. 결과 논의
3. 추가 질문
4. 결론
5. 참고문헌

실험B. 온도 측정 시 복사에 의한 오류
1. 실험 결과
2. 결과 논의
3. 추가 질문
4. 결론
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 결과
1) 측정값
Prandtl number(Pr), Kinematic viscosity(ν), thermal conductivity(k) 의 경우 해당 온도에 대한 문헌값을 구할 수 없었다. James R. Welty 『Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer』에 나온 특정 온도별로 문헌값을 참고, 각 구간 사이는 Linear 하다고 가정하여 내분을 이용해 값을 예측하였다.

2. 결과 논의
1) McAdams
히터의 전압과 전류가 증가하면서 Qm(=VI)와 실린더 표면 온도(Ts)가 증가한다. 상승 공기의 온도(Ta)에 비해 실린더 표면 온도(Ts)가 증가폭이 커, 복사열전달계수 둘 다 증가함을 알 수 있다. 모두 실린더표면온도(Ts)와 상승공기온도(Ta)의 차이값과 열전달계수 모두 커지기 때문에 Qm이 증가함에 따라 같이 증가하므로 전체 열전달량(Qtot)가 증가한다.
공기로의 열전달량을 제외한 나머지 열량(Qm-Qtot)는 실린더 표면 온도(Ts)를 상승시키는데 사용되었다. 만약 외경이 0.016, 내경이 0.01 이며 비열이 일정한 알루미늄 실린더를 가정한다면, 열흐름(Qm)이 총열전달량(Qtot)과 실린더온도상승에 사용된 열(Qcyl)의 합으로 대략 성립함을 알 수 있다. (Qm=Qtot+Qsy, 알루미늄비열=0.093[J/g℃], 알루미늄 밀도=2700[μg/m3]) 허나 복사열전달계수의 경우 계수들이 매우 작음에도 불구하고 대략 실린더표면온도(Ts)의 세제곱에 비례하기 때문에, 실린더 표면온도(Ts)의 0.25제곱에 대략적으로 비례하는 McAdams’ model의 대류열전달계수와 비교한다면, 복사에 의한 에너지 전달의 비중이 점점 커짐을 알 수 있다. 복사열전달(Qr)과 자연대류열전달(Qc)의 경우, 열흐름(Qm)이 낮아 실린더표면온도(Ts)가 낮을 땐 자연대류에 의한 열전달 비중이 약 61.8%로 복사열전달에 의한 비중보다 크지만, 이후 열흐름(Qm)이 증가

참고 자료

James R. Welty, 『Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer』, 6
th-ed, WILEY, 2015
J. M. Smith, 『Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics』, 7
th, McGraw Hill Education, 2005