기계공학 응용실험 - 전도 열전달 실험

1. 실험 목적 1차원 정상 상태 조건하에서 황동시편을 통해 전도 열 전달되는 실험 과정을 수행하고 고체의 “열전도계수”를 측정한다. 2. 실험 배경 이론 Q :공급열량[W] A :열전달 면적[2] T :온도 [℃] x :전열 거리[m] k :열전도계수 [w/m] 차원 전도 열전달에서 열에너지의 전달 방향은 한방향이며, 이 때 온도 구배는 단지하나의 좌표 방향으로만 존재하며, 열전달은 그(1차원) 방향으로만 일어난다. 공간에서 각 점에서 온도분포가 시간에 따라서 변하지 않고 일정하다면, 그 시스템을 정상 상태 (steady-state)라 한다. 재료 내부에서 열 발생이 없고, 일정한 열전도율을 가지는 1차원 정상상태 전도에 대하여 온도는 열이 전달되는 방향으로 선형적으로 분포한다. 전도에 의하여 전달되는 열량(Q)은 그 물질의 열전달 면적(A)에 “비례”하여 늘어나고, 온도차이(T)에 비례하며, 온도 차이에 해당하는 거리(x)에 따라 반비례한다. 3. 실험 장치 및 방법 실험 장치 Apparatus of Heat Conduction Unit 황동봉 3개 (25mm Diameter30mm Long) `시편에 설치된 온도 측정용 열전대의 위치` 실험방법 ① 정상상태에서 일정한 유량의 냉각수가 유량계를 통과하도록 조정한다. ② 계속적으로 일정 열량을 공급하기 위하여 전력계를 관찰하면서, 조절하여 전력 공급을(11.5W) 일정하게 유지되도록 한다. ③ 5분 정도의 간격을 두고 열전대의 각 지점의 온도를 다시 측정하면서, 정상상태 여부를 판정한다. 정상상태에 도달한 후 온도 단위에서 온도를 측정, 기록하여 시험 재료의 열전도 계수를 평가한다. 4. 실험 데이터 공급 열량(Q) : 11.5W 냉각수 유량 : 알수 없음 주위 온도: 20 C A 4.910-4 [m2] Q/A 〓11/〓23469.388[W/m2] 5. 실험 결과 X1(5mm) X2(15mm) X3(25mm) X4(35mm…
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