온도실험최종보고서

소개

1. Overview
이 실험은 Cu-fin에서의 열전달과 그로 인해 생기는 Temperature profile의 모습을 여러 측정방법을 사용하여 알아봄으로서 열전달 현상에 대한 이론적, 실험적 접근을 해 보는 실험이다. 열전달 매체로는 100(width)×300(length)×2(thickness)mm 의 dimension을 가지는 Cu-fin을 사용한다. 설치된 지점에서 온도를 직접 측정할 수 있는 열전대와 온도에 따라 색상이 변하는 TLC의 성질을 이용하여 색상과 온도 값 사이의 관계함수를 찾아내고(calibration), 이를 이용하여 해석적인 온도분포와 실험적인 온도분포(열전대를 이용한 직접측정, TLC calibration function을 이용한 간접적인 온도분포)를 확인하는 것이 이번 실험의 주된 흐름이다, 열전대는 어떤 특정 지점의 온도를 직접 알 수 있다는 점에서, TLC는 연속적인 온도분포를 확인할 수 있다는 점에서 각각의 특징이 있다. 간단한 geometry의 경우에는 편미분 방정식으로 주어지는 Heat equation을 풀어서 Temperature profile을 얻을 수 있겠지만, 복잡한 geometry의 경우에는 이와 같은 실험적인 방법이 유용하게 쓰이는 경우가 있다.

목차

1. Overview
2. Calibration
3. Comparison of temperature profiles

4. Fin의 Effectiveness와 Efficiency
5. 결론 및 토의
■ 참고문헌

본문내용

1. Overview
이 실험은 Cu-fin에서의 열전달과 그로 인해 생기는 Temperature profile의 모습을 여러 측정방법을 사용하여 알아봄으로서 열전달 현상에 대한 이론적, 실험적 접근을 해 보는 실험이다. 열전달 매체로는 100(width)×300(length)×2(thickness)mm 의 dimension을 가지는 Cu-fin을 사용한다. 설치된 지점에서 온도를 직접 측정할 수 있는 열전대와 온도에 따라 색상이 변하는 TLC의 성질을 이용하여 색상과 온도 값 사이의 관계함수를 찾아내고(calibration), 이를 이용하여 해석적인 온도분포와 실험적인 온도분포(열전대를 이용한 직접측정, TLC calibration function을 이용한 간접적인 온도분포)를 확인하는 것이 이번 실험의 주된 흐름이다, 열전대는 어떤 특정 지점의 온도를 직접 알 수 있다는 점에서, TLC는 연속적인 온도분포를 확인할 수 있다는 점에서 각각의 특징이 있다. 간단한 geometry의 경우에는 편미분 방정식으로 주어지는 Heat equation을 풀어서 Temperature profile을 얻을 수 있겠지만, 복잡한 geometry의 경우에는 이와 같은 실험적인 방법이 유용하게 쓰이는 경우가 있다.

2. Calibration
Cu-fin의 온도분포가 steady-state에 도달하였다고 생각되기 이전에 TLC의 수치화된 색상 값과 실제온도로 생각되는 열전대 온도 값과의 함수를 구하는 과정으로서 크게 다음의 흐름과 같다.

A. TLC가 도포된 Cu-fin의 이미지들을 CCD camera를 이용하여 얻는다.(.bmp)
B. A 과정 중 열전대를 이용한 온도 값을 같이 측정하게 된다.
C. A 에서 얻은 이미지 file 내 각 픽셀의 색상을 “Huecalc"프로그램을 이용하여 수치로 변환한다.
x
y
D. C에서 얻은 자료는 xy 좌표계 내에서 2차원적으로 표시되는 값인데, 열전대가 부착된 위치에 해당하는 수치를 찾아내어 이와 열전대 측정 온도와의 순 서쌍을 만든다. 이때 열전대의 y 축 방향 부착위치만을 고려한다. 즉, x축 방향의 값들은 동일한 y값을 기준으로 한 평균치를 사용 하게 된다. 각 축의 방향은 옆의 그림과 같은 convention을 사용 한다.

참고자료

· ① Fundametals of Heat and Mass Transfer, 4th edition, F.P.Incropedia, D.P. DeWitt, John Wiley & Sons.
· ② Mastering MATLABⓡ5, Duane Hanselman, Bruce Littlefield, Prentice Hall
· ※ 참고 : MATLAB 6.1을 사용하였습니다.