기계 공학 실험 자연대류 열전달 실험

소개글

기계공학실험_자연 대류 열전달 실험 입니다.

목차

1. 실험 목표
2. 실험 배경
3. 실험 과정
4. 실험 결과
고찰 ( 실험식과 비교, plate의 높이에 따른 Nu의 변화 포함)

본문내용

실험 목표
자연현상에서 흔히 볼 수 있는 자연대류에 의한 열전달 현상을 알고, 수직 평판의 층류 자연대류실험으로부터 자연대류에 관한 무차원 상관식을 도출하고, 책관해 고찰해본다.
실험 배경
자연 대류에서의 무차원 관계식
:
위의 식에서 는 평판 온도, 는 주위온도, 는 주위 유체의 물성치이며 막온도에서 계산된다.
총 열전달 계수의 결정
총 열전달 계수 를 구하기 위해서 평판은 균일한 온도 를 가지고 있다는 집중열용량법을 사용하며, 그 물리적 타당성은 Biot수에 의해 검증한다.
균일한 온도 를 갖고 인 주위와 열교환이 일어나는 평판에서 에너지 보존법칙을 적용하면,
하는 온도를 측정하여 총 열전달 계수 를 계산할 수 있다.
이면 평판의 온도가 균일하다고 가정할 수 있다.
복사 열전달 계수의 결정
대류 열전달은 표면적) 여기에서 대류 열전달 만을 측정하기는 쉽지 않다. 따라서 총 열전달 와 복사열전달 을 구해 두 값의 차로 대류 열전달 를 구한다.
복사 열전달은 다음과 같이 주어진다.
여기에서 이므로 간단히 정리한



고찰 ( 실험식과 비교, plate의 높이에 따른 Nu의 변화 포함)
: 전도, 대류, 복사 등 여러 가지 열전달 방식들 중 가열된 공기가 찬 공기에 의해 계속적으로 교체되면서 생기는 운동을 자연대류라고 하고, 이를 주요한 열전달 메커니즘으로 수반하고 있는 경우는 주변에 많이 있다. 동력 트랜지스터, 텔레비전, VCR 과나 전력 전송선 으로부터의 열전달, 동물과 인간의 몸에서의 열전달 등이 그것이다. 이 실험은 이러한 자연 대류 현상을 인위적으로 만들어주어 여러가지 조건에서 온도 변화를 측정한 다음, plate의 온도와 주위의 온도 등으로 물성치를 보간하여 알아내고, 그로부터 여러가지 무차원 상수들을 계산해낸 다음 무차원 자연대류 열전달 관계식을 도출하여 책에 나와있는 실험식과 비교해보는 실험이었다. 간단한 실험 과정에 비해 data sheet 작성 및 계산 과정이 아주 복잡했기 때문에, Excel을 사용하여 Group 1~4를 계산해야 했다.
먼저 종합 data table에, 각 Group별로 plate의 질량, 특성길이, 높이, 막온도로 계산한 물성치로부터 얻은 의 값들과, 그로부터 완성한 무차원 자연대류 열전달 관계식, 가 55~505 이므로 전체 범위에서 사용할 수 있는 실험식, 그로부터 얻은 를 정리했다. Bi가 0.1보다 훨씬 작은 것으로 봐서, 집중열용량법에 의한 가정이 성립한다는 것을 알 수 있었다. 실험으로부터 계산한 와 책에 나와 있는 실험식을 사용하여

참고 자료

없음