대류복사

소개

강제대류에 의한 대류복사 결과 실험

목차

실험목적
기기 및 초자
이론적 배경
실험방법
실험결과
조별토의

본문내용

실험목적
대류에 대한 개념을 이해하고 강제대류에 의한 열전달계수를 비교분석한다.
기기 및 초자
HT10XC Computer Compatible Heat Transfer Service Unit
HT14 Combined Convection and Radiation Accessory

이론적 배경
○ 대 류
열의 전달과정은 전도, 복사, 대류로 나눈다. 이 가운데 대류는 유체가 부력에 의한 상하운동으로 열을 전달하는 것으로써 아랫부분이 가열되면 대류에 의해 유체 전체가 골고루 가열된다.
이로 인해서 유체는 전체가 고루 가열된다. 유체가 부분적으로 가열되어 온도가 높아지면(물의 4℃ 이하와 같은 경우는 제외), 그 부분이 팽창하여 밀도가 작아지기 때문에 부력이 생겨 위로 올라가고, 대신 위에 있던 온도가 낮고 밀도가 큰 부분이 내려온다. 이러한 과정을 되풀이함으로써 물질 자신의 운동에 의해 열을 전달하는 현상이 대류이며, 그 결과 유체는 위쪽에서부터 따뜻해진다. 냉장고의 얼음은 높은 데에 두고, 난방기구는 낮은 데에 두는 것은 이 대류효과를 이용한 것이다. 난류(暖流)·육풍(陸風)·해풍(海風) 등 대기의 대류현상은 기상상태를 결정하는 중요한 요인의 하나이다. 가열되는 구역이 유체의 윗부분에 있으면 대류는 일어나지 않는다.

○ 자유대류
유체의 부분적 밀도차에 의해 일어나는 흐름. 예를 들면 가열 또는 냉각되어 있는 유체는 부분적으로 온도차가 있고 따라서 부분적인 밀도차가 생기도 가열, 냉각 이외의 외부적 강제력이 없어도 흐름을 발생시킨다. 밀도흐름도 자연대류의 일종이다

○ 자연대류
유체의 운동이 pump나 fan에 의하지 않고 온도구배(temperature gradient)에 따라 단지 밀도차에 의하여 일어날 때의 흐름이다. 자연대류는 온도 차에 의한 부력에 의하여 유발되므로 속도 경계층 깊이와 온도 경계층 깊이가 같게 된다.
가열장치와 공기냉각장치 및 컴퓨터의 열부하 계산, 증기 혹은 가열된 유체의 관내 이동시의 열손실 계산에 적용한다.
자연대류가 관 지름, 비열, 열전도도, 점도, 열팽창계수, 중력 가속도 그리고 온도차 등에 의존된다는 가정에 따라 차원해석을 하게되면, 아래의 관계가 성립된다.

(1)

실험식을 이용하여 아래와 같은 결과식이 얻어진다.

(2)

참고자료

· 화학공학실험, (유만형, 삼광출판사)
· 일반공학실험 (공저, 동화기술)
· 네이버 사전검색, 지식인