[화학공학실험 A+] 반경방향 열전도 실험 결과보고서

목차

I. 실험제목

II. 실험목적

III. 기기 및 초자

IV. 이론적 배경
1. 정상상태 열전달, 비정상상태 열전달
2. 과도상태
3. 열
4. 열전달
5. 열전도, 열전도도
6. 반경 방향 열전도
7. 푸리에 법칙(Fourier’s law)
8. 반경반향 푸리에의 열전도 법칙
9. 열저항

V. 실험방법

VI. 실험결과
1. HT12C 실험 A –
2. HT12C 실험 B –

VII. 조별토의
1. HT12C 실험 A – 전달되는 열량이 변할 때, T1의 변화에 대하여 설명하시오.
2. HT12C 실험 B – 본 실험을 통해 고체물질 내부에서 시간, 위치에 따라 어떻게 온도가 변화하는지 설명하시오.

본문내용

1. 정상상태 열전달, 비정상상태 열전달
물체와 주위가 동일한 온도에 있는 상태를 정상상태라 하며, 이 상태에서는 열흐름을 유발하는 조건과 열흐름 속도, 온도 분포가 일정하고 시간에 따른 변화가 없다. 이러한 정상상태에서의 열흐름과 온도분포를 해석하는 것이 정상상태 열전달이다.
열전달이 발생하면 정상상태, 즉 물체와 주위가 동일한 온도에 놓일 때까지 시간에 따라 열 흐름을 유발하는 조건, 열흐름 속도, 특히 온도분포가 계속 변화한다. 이러한 과도적인 변화 상태를 비정상상태라 하고, 이때 시간에 따른 열흐름 과 속도변화를 해석한다.
2. 과도상태
여러전달에서 과도상태는 두가지로 나뉘는데 온도가 시간에 대해 일반적인 비선형 함수의 형태로 변화하는 비주기적 과도상태와 온도의 변화가 정기적 혹은 비정기덕 형태로 싸이클을 형성하는 주기적 과도상태가 있다. 정기적 변화란 온도의 변화가 조화함수의 형태, 즉 일반적인 sin이나 cos 함수를 따르는 경우이고, 비정기적 변화란 온도의 변화가 주기적이기는 하지만 조화함수의 형태가 아닌 경우이다.
3. 열
이동하는 열에너지를 열이라 정의하고 이는 온도 기울기에 대응하는 에너지의 이동으로 정량화한다. 온도기울기를 따라 흐르는 열의 양은 물질의 열전도율에 의존한다.
4. 열전달
열은 두 물체 사이에서 이동하며 이 현상을 열전달이라고 한다. 열전달은 항상 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐르고 이 과정에서 에너지는 보존된다. 온도 차이가 존재하지 않으면 순간적인 열의 전달은 일어나지 않는데 이는 열평형의 조건이다. 열역학적인 관점에서 열은 결코 물체 내에 저장되는 것으로 간주하지 않는다. 일과 마찬가지로 열은 하나의 물체로부터 다른 물체로 전달되는 에너지로서만 존재한다.
열 전달의 경로는 전도, 대류, 복사로 분류할 수 있다. 전도는 물체를 이루고 있 는 원자나 전자들의 충돌에 의해 에너지가 확산되는 과정이다. 대류는 높은 에너 지를 가진 기체 또는 액체 자체가 이동하면서 에너지를 전달하는 과정이다.

참고자료

· (최신)화학공학실험/ 남영우/ 숭실대학교 출판부/ 2010/ p. 129-144
· 화학공학 열역학/ J.M. Smith 외 3명/ Mc Graw Hill Education/ 2018.01.04./ p. 17-18
· 반경방향으로 분리된 덕트에서 입구유동 조건변화에 따른 열전달 특성 연구/ 전 신영 외 6인/ 대한기계학회 춘추학술대회/ 2014.11/ p. 1821-1826
· 기초이동현상론 / Welty, James R외 2인 / wiley / 2016 / 7판 /229-242
· 열 물리학 / Stephen J. Blundell 외 1인 / 한티미디어 / 2014 / 2판 /. 106