복합 bar에서의 전도 열전달 실험

소개

실험 레포트

목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험장치 및 실험방법
(1) 실험 장치 구성
(2) 실험방법
4. 실험결과
(1) 단순보를 따라 흐르는 전도
(2) 복합보를 따라 흐르는 전도
(3) 단면적을 변화시킬 때의 온도 분포의 변화
(4) 방사상의 전도
4. 고찰
(1) 대류열전달의 개념과 이론식
(2) 복사열전달의 개념과 이론식
(3) 적용 예
(4) 실험상에서의 문제점과 이에 대한 해결책

본문내용

1. 실험 목적
Heater와 Cooler사이에서의 온도 구배로 부터 열전도도를 구해 이론식에 의한 값과 비교하고, sample의 변화에 따른 보의 열전도, 열관류계수, 온도 구배(기울기), 열전달률을 구하여 그 결과를 비교한다. 이를 통하여 열전도 현상에 대한 이해를 증대시킨다.

2. 이론
한 물체 안에 온도구배가 존재한다면 고온 부분에서 저온 부분으로 에너지가 전달된다는 사실을 경험을 통해서 잘 알고 있다.
이 때, 열은 전도에 의해서 전달되고, 단위면적당 열전달률은 면적에 수직한 방향의 온도구배에 비례한다.

비례 상수를 고려해 주면

여기에서 q는 열전달률이고 는 열이 전달되는 방향으로의 온도구배이다. 상수 k를 물질의 열전도계수라고 부르고 음의 부호 (-)는 열역학 제 2 법칙, 즉 열은 고온에서 저온으로 흐른다는 조건을 만족시키기 위하여 붙여 준 것이다.
열전도 해석에 크게 기여한 프랑스의 수리 물리학자 Joseph Fourier의 이름을 따서 위의 식을 Fourier의 열전도 법칙이라 부른다. 이 때, 열전달률을 Watt로 표시할 때 k의 단위는 [W/(m․ K)]가 된다. 이 정의에 입각하여 여러 물질들의 열전도계수가 실험적으로 측정 가능하다. 열저항 개념은 다음 그림에서 나타난 것과 같은 합성 재료 벽을 통한 열전달률을 계산하는데 크게 도움이 된다. 이러한 벽들 두 종류 이상의 재료가 맞대어 이루어져 있으며 두 표면에서의 온도 와 을 연결해 주게 된다. 이들 재료는 각각의 고유 열저항치를 갖고 있으며 다음과 같이 나타내어 질 수 있다.

여기서 는 재료의 열전달계수이며 는 두께를 표시한다. 두 재료가 맞대어지는 부분에서의 온도가 서로 같다고 가정하면(즉, 열접촉저항=0) 다음 그림에 나타난 세 개의 재료로 이루어진 합성 재료 벽에 대하여 다음과 같은 관계를 적용할 수 있다.

참고자료

· 없음