열유체공학실험：대류열전달실험

목차

1. 요약문

2. 서론 : 대류 이론

3. 본론
3.1 실험장치 및 실험방법
3.2 실험결과와 고찰

4. 결론

5. 참고문헌

본문내용

1. 요약문
□ 자연대류 및 강제대류에 의한 열전달은 열교환기 등 열전달기기에서 많이 발생한다. 따라서 열전달 현상을 이해하고 열전달계수를 공학적으로 모델링하는 것이 중요하다.
□ 이 실험목적은 관내에서 대류현상을 이해하고 이를 모델링하여 대류열전달 계수를 측정/예측하고 대류열전달의 개념을 이해하는데 있다.

2. 서론 : 대류 이론
□ 강제대류의 물리적 원리
- Newton의 냉각법칙
열전달에는 전도, 대류 및 복사의 3가지 기본적인 형태가 있다고 언급하였다. 전도와 대류는 모두 매질이 필요하다는 점에서 전도와 구분이 된다.
고체를 통한 열전달은 고체의 분자가 대체로 고정된 위치에 머물러 있으므로 항상 전도에 의해 이루어진다. 하지만 액체나 기체를 통한 열전달은 유체 이동의 유무에 따라서 전도 또는 대류에 의해 일어나고, 없으면 전도에 의해 일어난다. 따라서 유체를 통한 전도는 정지한 유체에서 일어나는 열전달로서 대류의 한정된 경우라고 볼 수 있다.
대류열전달은 열전도뿐만 아니라 유체의 이동도 포함하므로 복잡하게 된다. 유체의 유동이 열전달률을 향상시킨다. 이것은 유체가 이동하면서 뜨거운 유체와 차가운 유체가 서로 접촉하게 됨으로 해서 유체의 많은 부분에서 열전도율이 높아지기 때문이다. 그러므로 유체를 통한 열전달률은 전도에 의한 경우보다 대류에 의한 경우가 훨씬 더 높게 된다. 사실, 유체의 속도가 빠를수록 열전달률도 높아진다.
이러한 사실을 좀 더 자세하게 알아보기 위하여, 그림1에서와 같이 서로 다른 온도로 유지되고 있는 두 평판 사이의 유체를 통한 열전달을 생각해 보자. 온도의 연속성으로 인하여 유체와 판의 접촉점에서 온도는 같을 것이다. 유체의 이동이 없다고 가정하면, 뜨거운 판 근처에 있는 뜨거운 유체 에너지는 인접한 보다 차가운 유체로 전달되게 될 것이다. 그런 다음 이 에너지는 다음 층의 차가운 유체 분자로 전달되고, 또 다시 이 에너지는 그 다음 층의 차가운 유체로 전달되어, 결국 다른 쪽 판까지 전달된다.

참고 자료

유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역(Yunus A, Cengel, Afshin J. Ghajar 원저), 열전달 4판, ㈜교보문고, 서울, 2012.