[화학공학실험] 대류와 복사 복합 열전달 실험 결과보고서 (해당 과목 A+)

소개

해당 과목 A+ 받은 자료입니다.
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목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 기기 및 초자
4. 이론적 배경
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 조별토의
8. 참고문헌

본문내용

실험제목
대류와 복사 복합 열전달 실험
2022년
반
5월 16일
화요일 18시
실험목적
실험 A (HT14C 실험 A) : 자연대류가 진행되는 수평 실린더에 전력 투입량을 변화시키면서 그에 상응하는 표면온도의 변화에 대한 복합 열전도(Q복합 + Q대류)를 계산하고, 자연대류에서의 공급 전력량과 표면온도 사이의 상관관계를 구한다.
실험 B (HT12C 실험 B) : 바뀌는 공기 유속과 표면온도에서 실린더 표면으로부터의 열전달에 의한 강제대류 효과를 측정한다.

기기 및 초자
1) HT10XC Heat Transfer Service Unit
2) HT14 combined convection and radiation accessory

이론적 배경

1) 열전달 형식
- 전도 (Conduction)
인접 분자들 간의 에너지 및 엔트로피 전달 고체 또는 정지상태의 유체 내에서 이루어진다.
- 대류 (Convection)
물체(고체)경계에 인접하여 고체의 경계와 유동하는 외부유체 사이에서 발생하는 열전달 현상이다. 즉 고체면과 인접하여 이동하는 액체 또는 기체 사이에서 발생하는 열전달이며 전도(conduction)와 유체운동(fluid motion)이 복합된 효과로 나타나게 된다. 유체 운동이 빠르면 빠를수록 대류열전달의 효과도 증가하게 된다. 흐름 원인에 따라 강제대류(외부의 영향에 의하여 표면위로 유체가 강제로 유동됨)와 자연대류(유체 내부 온도차에 의한 유체밀도 변화로 유체유동이 발생)로 분류할 수 있다. 대류는 유체운동과 열전도의 복합적 성격인데도 불구하고 대류 열전달률은 온도차에 비례하므로 newton 냉각법칙을 따른다.
- 복사 (Radiation)
서로 떨어져 있는 물체사이에 매질이 존재하지 않아도 물질의 원자나 분자의 구조가 변하면서 전자기파 또는 광자의 형태로 에너지를 교환하게 되는데, 복사는 이러한 형태의 열전달이다. 전도나 대류와는 달리 복사열전달에서는 중간 매개체를 필요로 하지 않는다. 복사에 의한 에너지전달은 빠르며(광속), 진공에서도 약화되지 않는다. 그리고 절대 0도 보다 높은 온도를 나타내는 모든 물체는 열복사를 방출한다. 어떤 표면과 복사를 방해하지 않는 기체 (ex. 공기)가 존재할 때, 절대온도가 Ts인 표면과 주위 사이에서 발생하는 순 복사열전달은 슈테판-볼츠만법칙 식으로 표현할 수 있다.

참고자료

· 최신화학공학실험, 남영우, 숭실대학교 출판부, 2010, 150-156p, 164-168p.
· Heat and Mass Transfer 5th, Yunus A. Cengel, Mcgraw Hill, 2015, 142-149p.
· 공업열역학, Keith Sherwin, 사이텍미디어