강제 대류 열전달 (External Forced Convection) 실험보고서

소개글

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목차

I. 개요
II. 서론
III. 재료 및 방법
IV. 결과
V. 고찰
VI. 결론
VII. 참고문헌

본문내용

Ⅰ.개요
- Convection에 의한 열 교환 중 가장 간단하고 보편적인 것은 원형 관으로 이루어진 관들의 집합이다. 따라서 관군 주위에서의 열전달 문제는 매우 흥미로운 주제이나 유동의 복잡성 때문에 이론적으로 해석하기는 매우 복잡하여 결과를 내기 힘들다. 따라서 실험을 통해서 결과를 분석하게 된다. 이 실험에서는 하나의 원형 관이 방해 없이 유동 중에 놓여있을 경우와 여러 원형 방해물에 의해 방해가 없이 유동이 있을 때를 실험적으로 비교하여 열 교환의 이해를 증진한다.

Ⅱ.서론
1) 배경 이론
- 유체가 유선형 물체 주위를 흐르고 있을 때 물체로부터 주위 유체로의 전달되는 열량은 boundary layer 이론을 이용하여 구할 수 있다. 하지만 원통이나 구와 같은 blunt body의 경우 유동의 separation에 유동이 복잡해져서 전달되는 열량을 이론적으로 계산하기 어렵다.
많은 실험 결과들은 reynolds number의 변화가 크지 않은 경우에는 열전달 계수(h)는 nusselt number와 다음과 같은 관계가 성립하는 것을 보인다.
-- eq.①,
이 때, c와 m은 실험적으로 구하는 상수로 물체의 형상과 reynolds number의 범위로 인해서 결정되는 상수이다.

- 유체가 Banks of tubes를 지나가는 경우에는 크게 tube들이 Aligned되어있는지, staggered되어있는지가 영향을 미치며, 또한 tube의 직경과 tube 사이의 수직, 수평 pitch가 큰 영향을 미친다. 이 때의 경우에도 실험적으로 nusselt number는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
-- eq.②

- 물체 내부의 conduction에 의한 온도 변화가 표면에서 convection에 의한 온도 변화보다 훨씬 작을 때 유체 내부의 온도구배가 없다고 가정하는 방법이 lumped capacitance method이다. 이를 확인하는 수치적인 값은 biot number로 다음과 같다. 그리고 이 수치가 0.1보다 작을 때 이 방법이 사용될 수 있다.

참고 자료

Incropera. 2007. Fundamentals of heat and mass transfer 6th WILEY