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기계공학 응용실험 - 대류 열전달 실험
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1. 실험 목적
대류 열전달은 표면적에 비례한다는 사실을 실험을 통해 알아보는데 있다. 휜이 있을 때와 없을때 가가 대류 열전달 계수를 구해보고 대류 열전달에서 표면적의 증가 효과를 이해한다.
2. 실험 배경 이론
q = Q/A 단위 면적당 단위 시간에 공급된 열량[W/m2]
h = 대류 열전달 계수[W/m2]
= 고체 표면의 온도[℃]
= 유체의 온도[℃]
A = 열전달 면적[m2]
자연대류 열전달은 어떤 물체(body)가 그 자체의 온도보다 높거나 또는 낮은 온도 상태에 있는 정지상태의 유체내에 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 휜(fin)과 같은 것을 부착하여 열전달 면적을 증가시킬 수 있다.
3. 실험 장치 및 방법
① Test model로 Vertical plate 혹은 Finned plate 등 (전기로 가열할 수 있는 장치로 되어 있는) test model을 선택하여 실험장치의 풍동 내부에 위치되도록 설치한다.
② Electrical heater power controller를 조정하여 heater에 일정한 양의 열량을 공급하고, 공급 열량의 값을 기록한다.
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2014.03.27
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