[이동현상실험] 자연대류와 강제대류(Natural and Forced Convection) 결과레포트/고찰문제 포함

소개글

안녕하세요 화학공학과 재학생입니다.
올리는 모든 자료는 직접 작성하여 제출했던 자료들이며
4년동안 실험과목 모두 A+ 성적을 받은 레포트입니다.
감사합니다:)

이동현상실험의 커리큘럼 중 자연대륭화 강제대류 실험의 결과레포트입니다.
표지와 목차 제외하고 총 18페이지의 분량이며 고찰문제 4개에 대한 풀이가 포함되어 있습니다!

목차

1. 실험목적

2. 실험이론
(1) Newton’s Equation
(2) 부차원군(Dimensionless Group)
(3) 열팽창계수(Thermal Expansion Coefficient)
(4) 자연대류(Natural Convection)
(5) 강제대류(Forced Convection)
(6) 경막 전열계수(Film Heat Transfer Coefficient)

3. 실험방법

4. 실험장치 및 준비물

5. 실험결과
(1) 실험결과 데이터
(2) 동일한 온도 조건에서 자연대류와 강제대류에서 계산한 h값을 비교하시오.
(3) Archimedes, Peclet, Prandtl, and Nusselt Number에 대해 아는 대로 쓰시오.
(4) 자연대류와 강제대류는 열원이 평판의 3차원 위치에 따라 그 유동현상이 다르게 나타난다. 평판의 위치에 따라 다르게 계산되는 Nusselt Number에 대한 예시를 찾아 논의하시오.

본문내용

1. 실험목적
-열전달의 한 형태인 대류를 이해한다.
-자연대류에 있어서 대류 대상물의 시간 경과에 따른 온도변화를 기록 관찰함으로 열전달 계수와 Grashof, Prandtl Number와의 관계를 조사하고, 그 현상을 이해한다.
-강제대류에 있어서 온도와 시간과의 관계를 알아본다.
-자연대류와 강제대류의 차이점을 알아본다.

2. 실험이론
(1) Newton’s Equation
: q=hA∆T (1)
이때 식 (1)에서 h는 Heat Transfer Coefficient이며 주로 [W/m^2∙°C], [Btu/h∙ft^2∙°F]의 단위가 사용된다. 열전달계수는 Geometry, Physical Property, Flow Velocity, Temperature Profile 등에 따라 변한다.

(2) 부차원군(Dimensionless Group)
: 차원이 있는 물리량을 조합시켜 얻어지는 차원이 없는 물리량을 만한다. 외관상으론 얼마간의 물리량을 곱셈, 나눗셈하여 얻어지는 무차원 수를 말하지만 수 자체보다 어떠한 물리량들의 조합으로 이루어져 있는가에 의의가 있으므로 무차원군이라고도 한다. 이러한 무차원군에는 레이놀즈 수(Re), 마하수(M), 비중(S), 프란틀 수 (Pr), 누셀트 수(Nu), 그라스호프 수(Gr), 길이의 비 등이 포함된다. 이들 중 대표적인 몇 가지를 수식으로 나타내었다.
이때 β는 열팽창계수로, 일정 압력에서 온도에 따른 유체의 밀도를 나타내는 물성치이다.

<중 략>

(3) 열팽창계수(Thermal Expansion Coefficient)
: 온도가 올라가면 계를 구성하는 구성 입자 사이의 평균 거리가 증가하여 계의 부피가 증가하게 된다. 이러한 열팽창에서 기체 또는 액체의 단위 부피당의 온도에 따른 부피의 팽창률을 열팽창계수라 정의한다.

참고 자료

없음