[화학공학실험]열전도도 및 열전달계수 측정

소개

"[화학공학실험]열전도도 및 열전달계수 측정"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 이론 및 원리
2. 실험 기구 및 장치
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 사항

본문내용

1.1. 실험 배경
본 실험에서는 두 가지 실험, 열전도도와 열전달계수를 측정실험을 진행하였다. 열전도도측정 실험에서는 온도를 각각 변화시켜주면서 저온부와 고온부의 온도를 측정하고, Fourier 법칙을 이용하여 금속 기둥의 열전도도를 직접 구해보았다. 열전달계수 측정실험에서는 이중관 열교환기에서 유체흐름이 향류와 병류일 때, 정해진 각 지점에서의 온도를 측정하고 Newton의 냉각 법칙을 이용해 열전달계수를 구해보고 비교해보았으며, 또 유체의 온도를 측정하여 총괄 열전달 계수를 구하였다.
우리는 열전도도 측정 실험을 통해 steady state에서의 열의 이동으로부터 열전도도를 구해보고 전도에 의한 열전달을 이해할 수 있으며, 열전달 계수 측정 실험에서는 향류와 병류에 따른 유체의 유량과 총괄 열전달 계수를 구하여 이중관에서의 열교환에 대해 이해할 수 있다.

1.2. 열전달 MECHANISM (전도, 대류, 복사)
접촉하고 있는 두 물질이 서로 다른 온도를 갖게 되면, 더 높은 온도를 가진 물질로부터 낮은 온도를 가진 물질로 열이 전달되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상을 설명하는 매커니즘으로는 크게 전도, 대류, 복사가 있다.
1.2.1. 전도 : 전도란 물질이 이동하면서 열을 전달하는 것이 아니라 열이 물체의 내부에서 이동하는 열전달 매커니즘을 말한다. 대부분의 고체 내부에서는 전도에 의해 열이 전달된다. 열전도는 고체의 특성에 해당되는 열전도도에 비례하여 이루어진다. 즉, 열전도가 높을수록 열이 더 잘 전달되고, 낮을수록 열전달이 잘 이루어지지 않는다.
1.2.2. 대류 : 대류란 고체와 접촉된 유체 상에서 발생하는 열전달현상을 말한다. 유체가 빠르게 움직이면 대류로 인해 전달되는 열도 증가하게 된다. 대류 열전달율은 뉴턴의 냉각법칙 에서와 같이 온도차에 비례한다.
1.2.3. 복사 : 절대영도에 놓이지 않은 물체는 그 온도에 따른 열에너지를 전자기파 형태로 주위에 방사하는데, 이 방사된 전자기파 형태의 열에너지가 공간을 통해 다른 물체로 흡수되어 그 물체의 온도가 변화되는 것을 복사라 한다.

참고자료

· 단위조작 7th edition, Waner J. Mecabe 외 2인 공저, McGraw-Hill Korea, 2008, 247∼249p., 251p., 253p., 276～280p.
· 최신열전달, Anthony F. Mills 저, 이진호 외 역, 양조출판사, 1997, 58p., 79p.