열전대 실험

소개

기계공학실험 열전대 실험입니다
(K-type 열전대의 구간 -10℃~50℃ 에서 Calibration을 이용하여 측정)

목차

1.실험 제목
2.실험 목표
3.준비물
4.이론
1).Seeback 효과란
2).열전대의 원리
3).전대의 종류
4).Ice-bath 없이 열전대 사용하는 방법
5.실험 방법
6.결과
7. 결론 및 토의

본문내용

4.이론

(1) seebeck 효과란 무엇인가?
≫1821년 독일의 Seebeck(제벡)이 발견한 현상으로 구리(Cu)선과 비스무스(Bi)선, 또는 비스무스선와 안티몬(Sb)선의 양쪽 끝을 서로 용접하고 접합부을 가열하면 전위차가 발생하고 전류가 흐르는 현상을 발견하였다.
≫이 현상은 온도차에 의해 전압 즉, 열기전력(thermoelectromotive force)이 발생하여 폐회로 내에서 전류가 흐르기 때문에 일어나는 것으로서 열전발전의 원리이며, Seebeck효과로 불린다.






(2)열전대의 원리


≫ 열전대는 재질이 다른 금속 선 각각의 양끝단을 용접하여 접촉시킨 모양으로 두 끝 단의 접점에 온도차가 발생할 경우 이때 이루어진 폐회로에 열에의한 열기전력이 발생하여 미세한 전류가 흐르게 된다.

≫이 기전력의 크기와 극성은 양 끝단의 온도 차이와 () 와 두 금속선의 재료에 따른 조합에 의하여 결정되며 전류를 알면 측정하고자 하는 온도를 예측할 수 있다.
(금속선의 굵기와 길이에 영향을 받지 않음)

≫하지만 열기전력에 의한 열전대 내부의 전류는 매우 미세한 전류이므로 전압으로 변환하여 측정하게 되는데 이를 seebeck 전압이라 한다. seebeck 전압은 양 끝단의 온도차에 비례하다.

≫열전대의 경우 서로 다른 재질의 두 금속을 접촉시켜 온도차를 알아내는 것으로 측정시 측정단자의 금속재질에 따른 측정오차가 발생한다. (기존 열전대 A와 B금속외에 측정단자부의 금속 C 가 포함되어 총 3종류의 금속이 접하게 됨.) 따라서 측정하고자 하는 반대편 부분을 0의 물에 넣어 실험의 오차를 방지하는 방법을 쓴다.

(4) 열전대의 종류

1) B-열전대 : Pt/Rhodium 30% - Pt/Rhodium 6%
측정 가능 온도 : 0~1,700℃
≫B열전대는 +쪽에 Rh 30%를 포함한 백금 Rh과 -쪽에 Rh 6%를 포함한 백금 Rh합금을 사용한 열전대이다.

백금에 Rh의 함유량을 증가함에 따라 융점 및 기계적인 강도가 상승하고 또 순백금(Pt)의 사용중에 생기는 +쪽으로부터 -쪽으로의 (Rh)확산에 의한 열기전력 특성의 열화를 방지하는 것을 목적으로 한 열전대이다. 또 중성분위기 중에서의 연속 사용이 가능하고 환원성 분위기 중에서도 보통의 R열전대에 비하여 수명이 길다.

참고자료

· 기계공학실험