[기계 공학 응용 실험] 2. 열전달 실험

소개글

[기계 공학 응용 실험] 2. 열전달 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적 배경

2. 본론
2-1 실험장치의 구성 및 방법
2-2 실험 결과
2-3 고찰

3. 결론

4. 참고 문헌

본문내용

선형 보간
~ 구간
Linear Regression for DATA1_X1:
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A105.658331.42972
B-0.3150.08372
------------------------------------------------------------
~ 구간
Linear Regression for Data1_x1:
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A73.566675.01694
B-0.240.1097
------------------------------------------------------------
~ 구간
Linear Regression for Data1_x1:
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A34.3--
B-0.12--
------------------------------------------------------------
- 위의 온도 그래프와 선형 보간 그래프는 Origin을 사용하여 나타내었고 ~, ~, ~ 각각의 구간에 대해서 선형 보간을 하고 각각의 의 값을 구하였다. 아래의 표는 각 구간에서 열전달 계수 k를 구하였다.
각 구간별 열전도 계수
~
~
~
결론 및 고찰
위의 실험 결과 그래프는 Origin을 이용하여 선형 보간을 한 것으로 접촉 저항을 제외하고 각 구간별로 열전도 계수를 구한 것이다. 위 표의 열전달 계수를 보게 되면 세 구간에서 열전도 계수의 값이 많은 차이가 발생한 것을 볼 수가 있다. 그리고 열전도 계수의 단위를 보게되면 으로 온도에 의존하는 값이라는 것을 알 수 있는데, 단위를 보면 온도가 올라감에 따라 열전도 계수가 작아져야 하지만 실제 실험에서는 높은 온도구간에서 더 큰 열전도 계수를 가지는 것으로 나타났다. 하지만 전체를 고려한 열전달 계수보다는 구간별로 나눴을 때 전체적으로 k값이 더 큰 값을 가진다는 것을 알 수 있다. 이는 앞서 얘기하였던 접촉저항에 의한 것이라 생각 할 수 있다.
우리 실험은 내부에서 열 발생이 없고 1차원 정상상태 전도라 가정을 하고 시편의 열전도 계수를 구하였다. 내부의 열 발생과 정상상태라는 가정은 거의 만족을 한다고 볼 수 있으나, 열전달이 하나의 좌표방향만으로 즉 1차원 방향만으로 일어난다는 가정은 외부공기와의 열전달 할 수 있으므로 오차를 발생할 가능성이 있다. 또한 각 구간별 2~3개의 실험 데이터밖에 없어서 선형 보간을 할 때 많은 오차가 발생하였을 가능성이 있는데 더 많은 위치에서 온도를 측정 하였다면 오차를 줄일 수 있었을 것이다.
실제 전도에 대한 실험을 해보지는 않았지만 결과 값을 분석하기 위하여 책을 참조하는 과정에서 열전도계수와 접촉저항 등 전도의 특성에 대해서 더 잘 알 수가 있었다.
<자연대류와 강제대류 열전달 실험>
1. 서론
실험목적
대류 열전달은 어떤 물체가 그 자체의 온도보다 높거나 또는 낮은 온도 상태에 있는 유체 내에 있을 때 일어날 수 있다. 고체와 유체 사이에 온도의 차이가 있으면 열전달이 일어나게 되고, 물체표면 근처에 있는 유체는 온도분포가 존재하며, 온도 분포에 의한 밀도의 차이를 초래하게 된다. 이 밀도의 차이에 의하여 비중이 큰 유체는 하향(중력방향)으로 흐르는 반면, 비중이 낮은 유체는 상향으로 흐르게 된다. 만약 유체의 운동이 펌프나 팬의 힘에 의하지 않고, 단지 온도 분포에 의한 밀도 차이에 의하여 일어날 때 이러한 대류 열전달 현상을 자연대류라고 한다. 또한, 펌프나 팬을 이용하여 유체의 흐름을 강제로 일으키는 조건에서의 열전달 현상을 강제대류라고 한다.
고체 표면과 주위 유체의 온도 차이에 의한 대류 열전달 현상에서 자연대류와 강제대류 열전달의 두 가지 경우에 대하여 대류 열전달계수 값을 실험적인 방법으로 구하고, 실험 자료들을 서로 비교하여 자연대류와 강제대류의 대류 열전달 현상을 이해한다.
이론적 배경
자연대류 열전달은 어떤 물체(body)가 그 자체의 온도보다 높거나 또는 낮은 온도 상태에 있는 정지상태의 유체내 에 있을 때에 일어날 수 있다. 고체와 유체사이에 온도의 차이가 있으면 열전달이 일어나게 되고, 물체 표면 근처에 있는 유체는 온도 분포가 존재하고, 온도분포에 의한 밀도차이를 초래하게 된다. 이 밀도의 차이에 의하여 비중이 큰 유체는 하향(중력방향)으로 흐르는 반면에 비중이 낮은 유체는 상향으로 흐르게 된다. 온도 분포에 의한 밀도차이에 의하여 운동이 일어날 때 이러한 열전달 현상을 자연대류(natural convection)이라고 한다. 만약 유체의 운동이 펌프나 팬(fan)의 힘에 의해 일어날 때 강제 대류라 한다.
어떤 물체의 표면에서 유체와 대류 열전달은 열전달 면적의 증가로 향상되고 공기와 접촉하고 있는 표면에 핀(fin)과 같은 것을 부착하여 열전달 면적을 증가시킬 수 있다. (실험에서는 평판과 핀(fin)부착 판을 사용)
대류 열전달에서 단위 시간에 전달되는 열에너지의 양은 다음과 같다.
여기서, q\" = Q/A 단위 면적당 단위 시간에 공급된 열량 []
h = 대류 열전달 계수[]
= 고체 표면의 온도[]
= 유체의 온도[]
A = 열전달 면적[]
2. 본론
실험방법
1) 시험 모델로 수직 평판 혹은 핀(fin)부착판 등 (전기로 가열할 수 있는 장치로 되어 있는)
을 선택하여 실험장치의 풍동 내부에 위치되도록 설치한다.
2) 전기히터출력조절기를 조정하여 히터에 일정한 양의 열량을 공급하고, 공급 열량의 값(Q)을
기록한다.
3) 시험모델 등 온도 분포가 정상상태에 도달한 후 시험모델(히터)의 온도()와 풍동 내부의
공기 온도()를 측정한다.
4) 풍동 안의 팬을 가동하여 공기의 속도를 변화시켜 일정한 속도에 도달한 후, 정상 상태에
도착할

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열전달,   기계 공학 응용 실험,   응용 실험