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열전도계수실험보고서

( 1 ) 서론[실험목적]열전도는 물질이 직접 이동하지 않고 온도차에 따른 분자교란에 의해서 에너지가 다른 곳으로 전달되는 현상이다.본 실험은 정상 열류 회로를 이해함을 목적으로 하며 열전도계수 k를 구하는데 주 목적이 있다.( 2 ) 본론[관련이론]열전달 : 한 영역에서 다른 영역으로 온도차에 의한 열에너지의 이동.열전달현상 : 분자 , 원자 , 전자 등이 보유하는 에너지 , 질량 , 운동량과 같은 각종 물리량이 열운동에 의해 인접한 열전달면을 통하여 이동되는 종합현상이다.*열전달1. 전도열전달이 원자 또는 분자 수준에서 이루어지는데 , 매질내의 입자와 입자사이의 상호작용에 의한 입자간의 에너지 전달이다.2. 대류유체가 부분적으로 가열되어 온도가 높아지면 그 부분이 팽창하여 밀도가 작아지기 때문에 부력이 생겨 위로 올라가고 대신에 온도가 낮고 밀도가 큰 부분이 내려온다. 이러한 현상을 대류라고 한다.3. 복사절대온도보다 높은 온도를 가진 모든 물체는 그 물체의 온도에 의해 에너지를 방사하는데 이것을 복사라고 한다. 복사는 물질의 원자나 분자의 구조가 변하면서 전자기파 또는 광자의 형태로 방출되는 에너지이다. 에너지를 전달하기 위해서 복사는 전도나 대류와 달리 매질을 필요로 하지 않는다. 그리고 복사는 전파의 성질과 입자의 성질을 함께 가진다.*는 전열면 A를 통해 양의 x 방향으로의 열전달률이며 ,는 양의 x 방향으로의 열유속이라 한다.비례상수 k 는 물질이 열을 전도할 수 있는 능력을 나타내는 열전도계수이다. 열전도계수는 재료의 특성 , 온도 , 압력의 함수이며 항상 양의 값을 갖는다.여기서 put에 잇어서의 열전도율을 k 라 하고 0에 있어서의 열전도율을라 하면 , 많은 물질에 대해서 근사적으로온도계수로 물질에 따라 - (보온재료) 또는 + (금속) 값을 가진다.* 열전도는 물질이 직접 이동하지 않고 온도차에 따른 분자 교란에 의해서 에너지가 다른 곳으로 전달되는 현상이다.열전도는 상태에 따라 다르다.~기체 , 액체에서는 분자충돌에 의한 열. 즉 순에너지의 전달이다.~고체에서는 분자운동에 의한 에너지의 전달은 없고 평행위치 근처의 열진동의 전달이 다.* 열전도계수 : 열전도가 진행되는 정도를 나타내는 물리적 성질이며 열전도계수의 측정은 정상상태와 비정상상태에서 측정할 수 있다.* Fourier의 열전도 방정식전기에서의 ohm 법칙열저항라 put(Thermal resisdance)(dL=dx) ,

공학/기술| 2004.06.24| 6페이지| 1,000원| 조회(962)

실험, 보고서, 기계공학, 실험보고서, 열전도계수

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강제대류실험보고서

(1) 서론[실험 목적]관내부로의 열전달로 인한 공기의 동점성계수 , 열전도계수 , 레이놀즈 상수 , 프란틀 상수 및 국부 열전달계수 측정[실험 방법]ㄱ. 압축기의 호수를 기기에 연결한다.ㄴ. 압축기에 전원을 연결한다. (압축기가 off 상태일 때)ㄷ. 기기의전원을 연결한자. (기기의 power supply switch를 off한 상태에서)ㄹ. 압축기를 ON 시켜 공기를 압축한다.ㅁ. 압축기의 압력이 3kg/cm2가 되면 압축기의 밸브를 연다.ㅂ. 유량 , 전압을 실험 조건에 맞춘다.ㅅ. t1 ~ t11 까지 온도를 측정한다.ㅇ. 유량을 다음 실험 조건 치로 맞추고 압력을 기록한다.ㅈ. 위와 같은 순서로 2번에 실험값을 기록한다.ㅊ. 실험이 다 끝난 다음 기기의 switch를 off 한다.(2) 본론[관련 이론]a. 대류유체가 고체 위 또는 내부를 흐를 때 유체유동에 의하여 유체와 고체사이의 온도 차이가 있는 경계층을 통하여 전달되는 열전달 형식.분류->자연대류: 유체유동이 유체내의 온도차에 의해 생기는 밀도 차에 의한 부 력효과 때문에 일어나는 열전달강제대류: 펌프나 소???풍기에 의하여 유체를 고체 표면위로 강제로 흐르게 할때처럼 인위적인 유체유동을 유발시키는 열전달b. 관과 관안에 흐르고 있는 유체 사이에 열전달 계산식은: 열플럭스 [ Kcal/hm2]: 국소열전달 []관 내부에 흐르는 유체의 온도는 벽면 온도에 일치한다.관 중심부의 온도는 관의 반경방향으로 온도가 분배된다.s: 단면적 [m2]위 식에서 유체의 상태량이 일정하면 위 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.에너지 평형으로부터 우리는가 얼마만큼 유선 방향으로 변하는지 결정할 수 있다.위 그림에서 에너지 평균을 고려하면와가 일정하다는데 대해서위 식은가 된다.이식에서 우변은 모두 일정하므로는 x의 일차함수이다.판 내의 열적발달 영역에서 다음식이 유도된다.판에서 외부로 열손실이 없다면 유체의 열전달은 유체가 열량과 같다.그러므로 입구 온도 , 바깥 벽면 온도 , 전기 압력을 측정하므로써 열전달계수를 구할 수 있다.앞 식를 적분하면: 체적온도 []: 공기흐름출구온도 []: 열플럭스 []: 관의 안지름 []: 유체의 정압비열 []G' : 중량유량 []X : electric heating length [m]안쪽벽면 온도는 바깥쪽 벽면의 온도에 의해서 계산되어진다.: 관내벽온도 []: 관내벽온도 []: 관을 구성하는 재질의 단위체적당 열플럭스 []: 관의 열전도율 []L: 관의 두께 [ m ]이 식에서Nusselt 수를 구하려면: 관의 내부 지름 []: 열전달계수 []에서의 공기의 열전도율 []수 계산Dittus-Boelter 식에서여기서: 중량유량 []: 유체의 비중량 []:에서의 관내의 공기의 운동 점성계수 []: 관에서의에서의 공기의 온도 확산율 []: 튜브의 내경 []* 보조식: 내부벽면에서의 열 flux []: 튜브의 x 길이를 통과하는 열 fluxs : 튜브의 x 길이에 대한 내벽면적 []: 튜브의 길이 []X : 관의 길이 []A : AmperV : Volt (1W = 0.86Kcal): 튜브의 x 길이를 통과하는 열 flux: 관의 전도열 flux: 튜브의 x 길이를 통과하는 열 유속에 대한 튜브체적: 측정 Amper 값: 측정 Voltage 값: 튜브 외경: 튜브 내경: 전기적으로 가열되는 튜브 길이():일때의 비중량: 절대압력 []: 대기압 [760]: 표준온도 [20]: 공기의 절대온도 []: 유량 [][] : 열전달 계수:를 계산하기 위한 공기의 체적온도[실험 결과]Measurements ＆ CalculationQTPAVOutside Surface Wall temperature of TubeVTapAVoltDigital Thermometer ()40.014.30.113.00.918.018.719.620.221.022.023.526.128.530.650.014.40.213.00.917.518.118.919.419.920.822.024.526.828.8(3) 결론Pa(㎜Hg)Ta(°Ｋ)(㎏／㎥)G'(㎏／ｈ)qw(㎉／㎥ｈ)qv(㎉／㎥ｈ)862.98287.451.3763.875753.9671370841.5899.76287.551.3775.054753.9671370841.5Inside Surface Wall Temperature of Tube (℃), Tw(ι)Tw1Tw2Tw3Tw4Tw5Tw6Tw7Tw8Tw9Tw1017.9518.6519.5520.1520.9521.9523.4526.0528.4530.5517.4518.0518.8519.3519.8520.7521.9524.4526.7528.75Bulk Temperature of Air in Tube, Tb(ι)Tb1Tb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb7Tb8Tb9Tb1014.3014.3114.3114.3214.3314.3614.4214.5414.6614.7814.4014.4014.4114.4114.4214.4514.5014.5914.6914.71Local Heat Transfer coefficient, hi(ι)hi1hi2hi3hi4hi5hi6hi7hi8hi9hi10206.57173.73142.89129.33113.9090.3483.5065.5054.6847.81247.20206.57169.82152.63138.86119.68101.2176.4762.5254.01AverageνκRePrNuh0Tb0111.7314.430.0541342660.02155578513251.90.678625.92133.0014.500.0541502690.0*************.70.678830.82◎ Q 가 40일 경우= 173.73 ( 18.65 - 14.31 ) = 753.97이다. 여기을 이용하여을 구하면 아래와 같다.== 753.97== 0.85이 값을 이용하여 다음식에 대입하면은 약간 다른 값이 나온다.== 753.99따라서값을에 넣고을 구하면== 206.57Q가 40일 때 관의 전도 열 flux 아래와 같다.==== 1370841.5 [㎉／㎥h]Q가 40일 때 유량중량는이다. 대입하면 아래와 같다.= 3.875 [㎏/hr]Re === 13251.9Pr === 0.6786== 25.92◎ Q 가 50일 경우 ( Q 가 40일때와 동일한 방법으로 풀면 된다. )RePrNu247.205.05417259.70.68830.82#실험 그래프(4) 고찰이 실험을 통해서 대류현상을 알 수 있었고 공기의 흐름이 빠를수록 더 많은 열에너지를 싫어서 전달한다는 것도 알았다. 즉, 이 현상을 이미 실생활에서는 많은 부분 사용을 하구 있다 간단하게 선풍기를 들 수도 있으며 각종 난방기와 냉방기를 그 예로 들 수 있다.상식으로 알고는 있었으나 직접 실험을 해 봄으로써 한 번 더 확인 할 수 있었고 개인적으로는 차량에서 에어콘을 켤 때는 방향을 위로 향하게 하고 남방을 할 때에는 아래로 향하게 하는 이유도 이 실험결과와 같은 이유이다. 그리고 조금 더 생각을 해보면 기계공학이라는 학문과는 관련이 없지만 주택을 새로 만들거나 빌딩이나 건물 등 아님 공기가 많이 탁한 공장 같은 곳에서도 공기의 흐름 즉, 대류의 흐름을 잘 이용한다면 탁한 공기는 자동으로 흘러서 밖으로 빠져나가고 신선한 실외의 공기는 실내로 들어올 수 있도록 설계도 가능 하리라 생각이 든다. 아마도 이미 그런 사고를 가지고 모든 건물들이 설계되어 지어졌는지도 모른다. 자연대류로써 효과를 가져오고 거기에 조금의 강제성을 부여한다면 아마 모든 산업현상이나 실내 공간에서의 우리들의 생활이 조금은 더 쾌적해 질 수 있지 않을까 하는 생각은 하고 무조건 강제적인 환기 보다는 에너지 절약 측면에서도 효과를 가져 올 수 있을꺼라구 생각을 합니다.

공학/기술| 2004.06.24| 10페이지| 1,000원| 조회(435)

실험, 보고서, 기계공학, 실험보고서, 강제대류

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