자연대류 강제대류 실험(Natural and forced convection)

소개

이 결과레포트는 화학공학 이동현상실험에 했던 실험으로써
열전달과목에서 배웠던 자연대류일 때와 강제대류일 때의 값을
측정하여 h값을 구하는 실험입니다.
강제대류일 떄에는 여러 변수를 주어 실험하였습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 실험 장치
5. 실험 준비물
6. 실험 방법
7. 실험 결과 및 결과 해석
8. 고찰

본문내용

① 자연대류
자연스런 대류는 유체의 온도가 높아지면 부피가 팽창하여 밀도가 낮아지고 부력이 커져서 결국 위로 올라가려고 하기 때문에 생긴다. 이런 순환운동으로 주전자의 물이나 방의 공기가 균일하게 가열된다. 분자가 열을 받으면 속도가 커져서 움직이는 공간을 넓히고 위로 올라간다. 그러나 위로 올라간 분자는 다시 식어서 서로 가깝게 모이게 되고, 밀도가 커져서 결국 밑으로 내려온다.

로 나타낸다.
시간과 온도의 관계식으로 표현 하면 로 이 고, 이 값을 나타낸다. 그래프로 도시하면 다음과 같다.

② 강제대류
이에 비해 강제로 대류를 시키는 강제대류는 온도변화에 따라 생기는 것이 아니다. 선풍기로 공기를 움직이거나 물을 펌프로 끌어올리는 등 강제적인 힘이 필요하다. 대기 중에서 일어나는 대류는 태양복사에 의해 지구 표면의 일부가 가열되어 분자들이 위로 올라간 후, 차가운 물질 표면에 닿으면 식어서 내려오는 과정이다. 이러한 대류는 보통 수직으로 일어나며 구름이나 천둥 등의 기상현상을 공기의 대류현상으로 설명할 수 있다.

6. 실험 방법
① 먼저 실험실 내의 온도를 측정한다.
② 온도계를 물 속에 넣은 상태에서 물의 온도를 80 ～ 90 ℃정도 높인다.
③ 일정시간이 지난후에 온도계를 꺼내어 빨리 물기를 제거한다.
④ 시간에 따른 온도변화를 대기온도와 같아질 때 까지 측정한다.
⑤ 강제대류 실험시에는 송풍기를 이용하고 여러 유속 하에서 위의 실험을 반복한다.


7. 실험 결과
- 실험실 기온 = 26.5℃
- 온도계 직경, D = 0.6cm = 0.006m
- 공기의 점도, μ = 0.018cP = 1.8*10^(-5)kg/m․s
- 공기의 열전도도, K = 0.0158 Btu/ft・h・〫F = 0.027345W/m․h․℃
- 공기의 비열, Cp = 0.25 Btu/lb〫F = 0.25cal/g․℃
- 공기의 밀도, ρ = 1.2928kg/㎥
- 공기의 열팽창계수, β = 1/(273.15+25)=1/298.15 K-1
- 중력가속도, g = 9.8㎨

참고자료

· 없음