열전달 응용실험 결과보고서(아주대 기계공학 응용실험)

소개글

아주대 기계공학 응용실험, 열전달 응용실험 결과보고서입니다.
만점 받았던 보고서입니다.
감사합니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치 및 실험 방법
4. 실험 결과
5. 결론
6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
간단한 실험을 통해 비정상 열전달의 원리를 이해하고 측정한 (구슬 온도)와 (주변 온도)를 이용하여 구슬로부터 주변으로의 대류 열전달 계수 h의 값을 추측해본다.

2. 실험 이론
대류란 유체의 눈에 보이는 큰 움직임에 의한 열전달이며 주로 액체, 기체에서 일어난다. 대류의 종류에는 자연 대류와 강제 대류가 있다. 자연대류는 유체의 온도가 달라서 밀도변화가 부력을 생성하여 열전달하는 것을 의미한다. 자연대류는 강제대류보다 작은 열전달계수 값을 가진다. 자연 대류에서 Nusselt 수는 다음을 만족한다.

이때 로 부력의 무차원 수이고 로 Rayleigh 수, 는 열확장계수, 는 중력 가속도를 의미한다. 최종적으로 구에서 자연대류에서는 , 조건에서 를 만족한다.
비정상 열전달은 시간에 따라서 물체의 온도가 변화하면서 일어나는 물체로부터 주변으로의 열전달을 의미한다. 대표적으로 담금질, 요리, 핸드폰의 발열이 있다. 비정상 열전달 해석을 위해서는 다음과 같은 과정을 거친다.
뉴턴의 냉각 법칙으로 를 구한다.
(: 열전달량, :대류열전달계수, :표면적
: 구슬 온도, : 주변 온도)
그 다음 열역학 제 1법칙을 이용하여 를 구한다.
(: 단위시간당 주입되는 열량, : 단위시간당 방출되는 일의 양,
:내부 에너지, :질량, :밀도, :비열,
:부피)
방정식 를 세우고 초기 조건 를 이용하면 시간에 따른 온도의 식은 를 만족한다. 이를 다시 나타내면 다음과 같이 시간에 따른 온도의 그래프를 직선으로 그릴 수 있다.
이때 기울기가 인 직선이 생기는 것을 확인할 수 있다.

참고 자료

열전달이론2023년5월15일강의노트”, 아주대학교, 2023.
열전달실험2023년5월22일강의노트”, 아주대학교, 2023.