기계 공학 실험 열전도 실험

소개

기계공학실험_금속간 열전도도 실험 입니다.

목차

1. 실험목표(구체적)
2. 실험 배경
 열전대 원리 (온도와 기전력과의 관계)
 열전대 종류 (열전대 구성 재료에 따른 열전대 종류 조사)
 접촉 열저항을 줄이기 위해 사용되는 Thermal grease에 대해 조사
 직교 좌표계에서의 Fourier 열전도 법칙을 이용하여 3차원 전도 미분 방정식을 유도하여라.
3. 실험 결과
 Data sheet의 온도 분포 그래프를 작성하여라.
 측정한 데이터를 이용하여 각 재질의 열전도 계수를 구하고, 그 값을 실제 물질의 열전도 계수와 비교하여라.
 단열재의 온도를 측정하고, 단열재 온도와 각 재료의 온도를 이용하여 외부로 빠져나간 열전달량을 구하여라.
 각 재질의 접촉점에서의 접촉 열저항을 구하여라.
4. 토의 주제
 본 실험은 1차원 열전도 상태로 가정하고 수행하였다. 본 실험의 1차원 열전도 가정이 타당한지 여부를 판단하고, 타당하지 않다면 그 이유에 대하여 논하여라.
 본 실험에서 열저항을 실험적으로 구하였다. 그렇다면 본 실험과 같은 재질의 금속끼리 접촉되어 있는 경우, 실험에서 사용한 접촉 열저항을 그대로 쓸 수 있는가? 그렇지 않다면 그 이유를 접촉 열저항에 영향을 주는 인자를 이용하여 설명하여라.
 고찰
- 실험에 의해 계산된 열전도계수 값과 properties of metal 표에서 보간한 열전도계수 사이의 오차 .

본문내용

실험목표(구체적)
: 재질이 다른 금속 봉을 직렬로 접합시켜 열을 통과시킬 때, 1차원 정상 상태에서 금속 봉 내부의 온도 분포전도에 대한 이론을 확인한다.
실험 배경
과의 관계)
: 열전대란 온도를 측정하기 해 2종류의 서로 다른 금속이나 반도체의 양끝을 연결하여 만든 폐회로를 말한다. 온도 변화에 따라서 두 물질의 접촉부에서 온도차에 거의 비례한 전위차가 발생하고, 이를 Seebeck Effect 라고 한다.
접점)이라고 부른다. 측온 접점의 온도가 기준 접점보다도 높은 경우, 전류가 측온 접점에서 기준 접점을 향하여 흐르는 것을 ＋, 다른쪽이 －가 된다.
차에 의한 에너지의 흐름이 기전력을 발생시키게 되고, 그 값을 읽어들여 온도로 나타내주는 것이다.
열전대 종류 (열전대 구성 재료에 따른 열전대 종류 조사)
K열전대(Chromel-Alumel)
: K열전대는 +쪽에 Cr을 약 10% 포함한 Ni-Cr합금(Chromel)과 -쪽에 Al, Mn을 조금 포함한 Ni합금(Alumel)을 사용한



토의 주제
본 실험은 1차원 열전도 상태로 가정하고 수행하였다. 본 실험의 1차원 열전도 가정이 타당한지 여부를 판단하고, 타당하지 않다면 그 이유에 대하여 논하여라.
: 1차원 정상상태 열전도로 가정하고 실험을 수행하였지만 엄밀히 따져서 이 가정은 타당하지 않다. 왜냐하면 단열재로 감싸주긴 했지만 완전 단열이 되었다고 보기 어려우므로, 실린더 반경 방향으로의 열손실을 고려해야 한다.
단열손실
이 이루어지기 때문에, 처음 가정한 1차원 정상상태 열전도가 아닌 2차원 열전도가 된다. 따라서 1차원 열전도의 가정은 타당하지 않으며, 이로 인해 구한 열전도 계수들의 오차가 발생하게 된다.
본 실험에서 열저항을 실험적으로 구하였다. 그렇다면 본 실험과 같은 재질의 금속끼리 접촉되어 있는 경우, 실험에서 사용한 접촉 열저항을 그대로 쓸 수 있는가? 그렇지 않다면 그 이유를 접촉 열저항에 영향을 주는 인자를 이용하여 설명하여라.
강도, 접촉면의 평편도, 접촉면의 신축성의 정도, 접촉면의 평균온도, 표면의 청결도 등 여러가지가 있기 때문에 상황에 따라 변화를 일으키기 쉽기 때문이다. 실제 상황과 가능한 비슷한 조건에서의 실험을 통해서 분석해야만 한다.
고찰

참고자료

· 없음