[단위조작이론 및 실험 2 A+] 열전달 실험 예비레포트

목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
1) 열전달 (Heat transfer)
2) 전도 (Conduction)
3) 대류(Convection)
4) 복사 (Radiation)
5) 에너지 수지 식
6) 핀(Fin)
7) Nusselt Number
8) Prandtl Number
9) Reynolds Number
10) Grashof Number
11) Rayleigh Number

3. 기구 및 시약

4. 실험 방법

5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
재질이 다른 금속 봉을 열이 통과할 때 열 유동방향으로 금속 봉의 내부온도구배와 열 전달량을 측정한다. 이를 통해 온도구배에 따른 금속의 열전도계수를 구하여 열전도 및 확장된 표면인 Fin 에서의 열전달 개념을 이해한다. 또한 금속주변의 자연대류와 강제대류가 일어날 때의 차이점을 비교하고 강제대류가 일어날 때 유체의 레이놀즈 수와 열전달계수 사이에 어떤 관계가 있는지 알아본다.

2. 바탕 이론
1) 열전달 (Heat transfer)
열에너지의 이동현상으로 전도(Conduction), 대류(Convection), 복사(Radiation)를 말하며, 보통 유체와 고체표면 사이의 열 전달을 말한다. 열이 고온부에서 저온부로 이동하여 두 부면의 온도가 같아지게 되는 현상을 뜻하고, 온도가 같아진 상황을 열평형 상태라고 한다.

2) 전도 (Conduction)
열의 세 가지 전달과정 중 하나로, 물체를 이루는 분자의 상호작용을 통해 활동적인 입자에서 가까이 있는 덜 활동적인 분자로 열이 전달되는 현상을 말하고, 열전달 매개체가 있어야 한다. 액체와 기체는 분자의 불규칙적인 운동을 통한 충돌과 확산으로 열전도가 일어난다. 열이 고온부에서 저온부로 흘러갈 때, 열전달 속도는 물체의 온도차/단위길이 에 비례하며, 물체의 재질에 따라 속도는 달라진다. 열전도율은 열전달 속도가 빠른지 느린지 나타낸다. 보통 금속이 열전도율이 크고, 액체와 기체는 열전도율이 작다. 열 전도는 진공상태를 제외하고 일어난다.
- 푸리에의 법칙(Fourier's law)
열전도도(W/m∙K)는 온도차가 발생할 때 단위면적의 재질을 통과하면서 발생하는 열전달율이다. 열전도도가 좋으면 열전도체, 나쁘면 단열재이다. 이를 설명하는 것이 Fourier의 법칙으로 아래와 같이 나타낸다.

참고자료

· Yunus A. Cengel and Afshin J. Ghajar, 열전달, McGraw-Hill (2015)
· 단위조작 이론 및 실험 실험노트