복사 열전달 측정실험

목차

Inverse Square Law for Radiation Heat Transfer
Stefan-Boltzmann Law

본문내용

기기가 측정한 방사 에너지를 나타낸다.
실험 방법
① 그림과 같이 실험 장치를 구성한다.
② 복사열원(heat source)으로부터 50mm 거리(Y)에 흑체(black plate)를, 복사열원으로부 터 110mm 거리(X)에 복사계(radiometer)를 트랙에 설치하여라.
③ 흑체 다른 한 쪽은 계기판 위에 Thermocouple 1에, 복사계 다른 한 쪽은 계기판 위에 Radiometer에 끼워라.
④ 계기판 스위치를 ON 시켜라.
⑤ 계기판 위에 Power Control 위치를 최대 값에 고정시켜라.
⑥ 정상상태에 도달하면 흑체온도 T, 실내온도 T, 복사계 값 R을 측정하여 기록하여라.
(측정시 heat source와 black plate, radiometer 사이에는 방해물질이 있으면 안된다. 또한, 바람과 주변온도에 영향을 받으므로 밀폐된 실험실에서 실험을 한다.)
⑦ 온도를 일정하게 감소 시키면서 측정하여라.
(heat source의 온도 최대값은 약 215도 임을 감안하여 실험한다.)
⑧ 온도를 감소 시킬 때 부채질을 해주면 효과적으로 실험을 할 수 있다.
(측정온도보다 약 5~10도 차이를 두고 부채질을 멈춰야 정확한 실험을 할 수 있다.)
실험 결과
Reading
Calculations
Ts
TA
R
Ts
TA
실험값
qb = 5.59 × R
이론값
qb = σ (- )
℃
℃
w/㎡
K
K
w/㎡
w/㎡
215
22
490
488
295
2739
2788
185
22
361
458
295
2017
2066
160
22
272
433
295
1520
1564
135
22
190
408
295
1062
1142
110
22
121
383
295
676
791
90
22
80
363
295
447
555
Stefan-Boltzmann의 열 복사 법칙이 잘 맞는지를 규명해보는 실험이었다. 실험결과를 살펴보면, 이상적인 복사체(흑체)로 가정하여 Stefan-Boltzmann의 법칙에 의해 계산한 값보다 실험값으로 측정된 방사에너지 값이 항상 작다는 것을 보여 주었다. 이번실험의 온도범위가 90~215℃로 비교적 높은 온도에서 실험을 하였는데, 실험값과 이론값의 오차가 작게 나타나는 것을 볼 수 있다. 온도가 낮을수록 복사보다는 대류의 영향을 많은 받는다고 생각할 수 있다. 이는 stefan-Boltaman상수가 매우 작기 때문에 온도가 높을수록 네제곱에 의해서 큰 값을 가질 수 있기 때문이다.

키워드

스테판,   볼츠만,   열전달,   복사,   유체