고체의 열전도도 예비레포트

목차

1. 실험목적

2. 실험이론
1) Fourier’s Law
2) 열전도도
3) 유체 속 고체의 열전도도

3. 실험도구 및 시약

4. 실험방법

본문내용

실험목적

열전도는 물질의 혼합 이동을 동반하지 않고 구성 분자의 열진동이 순차적으로 전달되어 이루어지는 전열이다. 화학 공업에 있어서는 일반적인 로건설의 기초 계산, 로벽에서의 열손실의 계산, 보온·보냉재의 선정, 화학 장치 내외의 재료의 선택과 같이 여러 가지 단위 조작에 필요한 열전도도가 필요로 되는 경우가 많다. 그러므로 비교적 간단한 장치에 의해 고체 및 액체의 열전도도 측정법을 배우고 또한 측정을 통하여 열전도의 취급법을 익힌다.

실험이론

Fourier’s Law

전도에 의한 열흐름의 기본 관계는 열훌럭스(heat flux)와 온도구배 사이의 비례이다. 이를 Fourier 법칙이라 한다. x-방향으로 정상상태 일차원 흐름에 대한 식을 쓰면 다음과 같다.

< 중 략 >

열전도도

비례상수 는 해당 물질의 한 물성이고 열전도도라고 부른다. 이것은 뉴턴점도(newtonian viscosity) 와 같이 소위 한 물질의 전달특성 중의 하나이다. 위 식에서 는 단위면적 당 열 흐름속도이고, 항은 속도구배이며, 는 비례인자이다.
공학 단위 계에서는 가 (watt) 또는 Btu/h로, 그리고 는 ℃/m또는 ℉/ft로 측정된다. 그래서 의 단위는 W/m∙℃ 또는 Btu/ft2∙h∙(℉/ft)이다.
Fourier의 법칙은 가 온도구배에 무관하나 온도 자체에는 필연적으로 무관한 것은 아님을 나타내고 있다. 실험에 의해 광범위한 온도구배 범위에서 의 독립성이 확증되나, 다공성 고체만은 제외된다. 이 다공성 고체에서 선형온도 법칙에 따르지 않는 입자간 복사가, 전체 열흐름 양에 중요한 몫을 차지하게 된다. 이와 반대로 는 온도의 함수이나 약간의 기체를 제외하고 강 함수는 아니다. 좁은 범위의 온도에서 는 일정하다고 생각할 수 있다. 큰 온도구간에서 는 다음 형태의 식에 의해 추정될 수 있다.
k = a + bT

참고 자료

- Warren L. Mccabe 외 2인, “단위조작”, McGraw-Hill, 2005.
- 임 굉, 임재석, "화학공학의 단위조작", 내하출판사, 2010.