[단위조작이론및실험 A+] 열전달

소개

[단위조작이론및실험] 첫번째 실험입니다.
[열전달 실험]

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목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

1. Abstract
이번 실험에서는 재질이 다른 금속 시편(황동, 알루미늄, 철, 구리)을 온도가 일정한 Heat plate에 올려놓은 뒤 정상상태가 되었을 때 금속 시편의 길이에 따른 온도 변화를 측정함으로써, Fin에서의 열손실량과 Fin 효율, Fin 유효도를 계산하였다. 추가적인 실험으로 선풍기의 단수를 조절하며 강제대류를 발생시켜주었고, 자연대류와 비교했을 때 열손실량의 변화를 계산하였다. 계산 값들을 바탕으로 Fin의 열전달 유용성에 대해 분석하였으며, 실험에서 발생한 오차 원인과 정확한 실험을 위해 개선해야할 사항들에 대해 정리하였다.

2. Experiment
1) 본 실험에 사용할 재질이 다른 금속 시편 4가지를 준비한다. (길이 15cm, 직경 1cm)
2) Heat plate를 일정한 온도까지 예열한다.
3) Thermal grease를 금속 봉 밑 부분에 발라주어 접촉 저항을 줄여준다.
4) 금속 봉을 Heat plate에 올린 후 정상 상태가 되었을 때 Thermo gun을 이용하여 금속 봉 길이에 따른 온도 변화를 측정한다.

Figure 1. 실험에 사용한 금속 시편
왼쪽부터 황동, 알루미늄, 구리, 철

Figure 2. 접촉 저항을 줄여주기 위해 사용한 Thermal grease.

5) Heat plate 옆에 작은 선풍기를 설치한 후, 단수를 조절하며 위의 실험을 반복한다. (강제 대류에서의 열손실량 측정, 본 실험에서는 단수를 0~2단 조절하였다.)
6) 시편을 바꾸어 위의 실험을 반복한다.

Figure 4. 작은 선풍기의 단수를 조절하며 같은 실험 방법으로 금속 시편의 온도 변화를 측정한다.

Figure 3. Heat plate에 금속 시편을 올린 후 정상상태가 되었을 때 3cm간격으로 온도를 측정한다.

7) 금속 시편의 길이에 따른 온도변화를 그래프로 도시한다. 또한 풍속을 측정하여 공기 유체의 레이놀즈수()를 구하고, Prandtl()값을 이용하여 Nusselt()를 구하여 우리가 구하고자 하는 값인 대류 열전달계수()를 구한다. 이를 통해 Fin에서의 열손실량을 구할 수 있으며 마지막으로 Fin 효율과 Fin 유효도를 계산하여 Fin 설치의 유용성에 대해 생각해 보았다.

참고자료

· Yunus A. Cengel 外 1人, 2017, Cengel의 기본 열전달, McGrawHill. NY.
· Heat Transfer 부교재 Fiugre 5.
· 적외선 온도계 원리, www.wonwoosystem.co.kr, Figure 10, 11