열전도도 실험의 목적 & 건조속도 실험의 목적

소개글

열전도도 실험의 목적 & 건조속도 실험의 목적에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험일시

2. 실험제목

3. 실험방법

4. 실험원리
4.1 열전달 mechanism(전도,대류,복사)
4.2 정상 & 비정상 상태
4.3 열저항(thermal resistance)
4.4 Fourier's Law(퓨리에법칙)
4.5 이중관 열교환기
4.7 열전달계수
4.8 대수 평균 온도차

본문내용

conductivity, k로 표시, 단위 : W/m℃ 혹은 kcal/mh℃)로 표시
: Fourier 법칙
k : 열전도도 [W/m K], 어떤 물질의 고유 물성치임.
(2) 대류(convection) - 유체 입자 자체의 움직임에 의한 열전달. 표면과, 이와 다른 온도를 가지는 이동 유체간에 발생하는 열전달 등이 해당
대류의 종류 : 자연 대류(natural convection), 강제 대류(forced convection)
Newton의 cooling law
h : 열전달 계수 [W/m2 K] ( 흐름의 특성, 계의 기하학적 형태, 유체의 물성치, 온도차등의 복합적인 함수로
물성치인 열전도도 k와는 다르다. )
(3) 복사(radiation) - 유한한 온도(절대온도 0K 이상)의 모든 표면이 전자기파의 방식으로 에너지를 방출함에 의해 발생하는 열전달. 전도, 대류와 달리 중간에 열전달 매질이 없는 경우(진공 상태 등)에도 서로 다른 온도의 표면간에는 복사에 의한 열전달 발생 (예, 태양으로부터 지구로의 복사 열전달) 유한한 온도의 모든 표면은 복사 에너지를 지속적으로 방출, 흡수하며 온도가 높을수록 방출 흡수하는 에너지가 많아진다.
Stefan-Boltzman의 법칙
온도 T인 물체로부터 방사되는 최대 복사 열속은 다음과 같이 주어진다.
: Stefan-Boltzman 상수 = T : 절대 온도
4.2 정상 & 비정상 상태
4.2.1 정상상태 전도
4.2.1.1 전도 기본법칙
전도에 의한 열흐름의 기본관계는 열속 (heat flux)과 온도구배간의 비례이다. 즉 이를 Fourier 법칙이라 한다. x축 방향으로 정상상태 일차원흐름에 대한 식을 쓰면 다음과 같다.
=표면에 직각방향으로의 열흐름 속도A=표면적T=온도
x=표면에 직각으로 측정된 거리k=열전도도
4.2.1.2 정상상태 전도
(정상상태에서 평판의 열전달 관계식)
평판의 두께
평판에서의 온도강하
정상상태에서 고려하는 미소구간에 열의 축적이나 고갈이 없기 때문에 , q는 열흐름 거리에 따라 일정하다. 만일 x가 뜨거운 쪽으로부터의 거리이면 전도의 기본식으로부터 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(정상상태에서 실린더에서의 열전달 관계식)
길이 L, 내경 r1, 외경 r2, 내면 외면의 온도가 각각 t1, t2 일 때
아래와 같이 적분한다.
이것을 q에 관해 다시 정리하면 아래와 같다.
=대수 평균 반지름=대수평균면적이라 정의하고 윗 식에넣어 정히하면 아래와 같이된다.
(정상상태에서 구에서의 열전달 관계식)
구의 미소구간 안쪽의 반지름 , 미소구간 바깥쪽의 반지름 ,내부의 온도가 각각 t1, t2 일 때
아래와 같이 적분한다.
이것을 q에 관해 다시 정리하면 아래와 같다.
=조화 평균 반지름,=조화 평균 면적이라 정의하고 윗 식에넣어 정히하면 아래와 같이된다.
4.2.2 비정상상태 전도
비정상상태는 미소거리분에 미소열량이 0이되지 않고 열이 물질내에 축적되게 된다. 따라서 비정상상태 전도는 온도분포가 시간에 따라 변하게 되므로 시간을 고려하여야 한다. 따라서 아래 그림과 같이 초기에 균일온도 에 있는 두께 2s 인 큰 평판의 비정상상태 전도는 아래와 같이 나타낼수 있다.
거리 x에서 온도구배는 어느순 이고,x에서 시간차 동안에 유입열량은 아래와 같다.
(A=열흐름에 직각인 평판의 면적, k=열전도도)
거리 x+dx에서 구배는 x에서의 것과 다르고 다음과 같이 표현할 수 있다. 따라서 이때의 유출 열흐름은 아래와 같이 표현할 수 있다.
유출열량을 초과하는 유입열량은 dx층에 열의 축적으로 나타나므로 다음과 같이 나타낼 수 있다.
+
이때 고려하는 미분요소 층내에서의 열축적은 그 층의 온도를 상승시킨다.

키워드

열전도도예비,   열전달,   전도,   복사,   열교환기,   대수평균,   퓨리에법칙