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[기계항공공학] 온도 측정 실험

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레포트 > 공학계열
2010.07.30
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소개글

[기계항공공학] 온도 측정 실험에 대한 자료입니다.

목 차

Introduction

본론

0. 이론적인 온도분포구하기. -FDM, 1-D에서의 그래프 그리기.

0-1 FDM을 이용한 2차원 수치해석

FDM을 통한 본 실험 수치 해석

0-2 1-D Analytic Solution Plot

1. TLC의 calibration식을 구하고, 식을 통해 1D, 2D에서의 온도plot하기
1-1 Calibration 과정1 (pixel -> mm)
1-2 Calibration 과정2 (HUE->온도(℃))

1-3 Calibration 결과

2. 시간에 따른 열전대의 각점에서의 온도 Plot.

3. steady state의 상태로 추정할 수 있는 시간에서 TLC, 열전대, 이론적인 경우의 온도의 그래프를 한 그래프로 합치고 비교하자.

3.1. Steady State 상태 유추.
3.1.1. 열전대, 이론적와 이론적인 경우 온도의 그래프 비교.

3.1.2. Analytical Solution과 열전대 온도분포의 비교

3.1.2. Analytical solution과 TLC 온도분포의 비교

3.2 Analytical solution과 열전대, 그리고 TLC의 결과 분석

4. 오차의 원인 분석

4-1. Analytical Solution에서 생길 수 있는 오차의 원인과 결과분석.

4-1-1. Convection heat transfer coefficient값의 문제점.

4-2. TLC에서 생길 수 있는 오차의 원인과 결과분석.

4-2-1. 검은색 스프레이와 TLC의 불균일한 분사.

4-2-2. 조명의 문제점.

4-2-3. 사진 상의 문제점

4-2-4. 사진의 디지털화의 문제점

4-3. 열전대에서 생길 수 있는 오차의 원인과 결과분석.

4-3-1. 오류가 난 Thermocouple의 문제점.

4-3-2. Thermal Bond의 문제점.

4-3-3. 용접과정의 문제점.

5. fin effectiveness and efficiency

5-1. fin effectiveness

5-2. fin efficiency

본문내용

TLC로 측정한 온도분포는 파란 선이고 이론적인 온도분포는 빨간 선인데 두 선은 큰 차이를 보인다. 선형적으로 감소하는 붉은 선에 비해 TLC에 의해 측정된 온도분포는 큰 폭으로 변화를 보인다. -100도에서 80도까지의 큰 변화폭을 보이는데 이는 상식적으로 생각했을 때 가능하지 않은 일이다. 하지만 TLC로 측정한 그래프에서도 150mm에서부터 온도분포가 감소하는 형태를 갖는데 150mm 이상에서 길이에 따라 온도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 하지만 온도의 폭이 크게 측정된 것은 감소하는 기울기가 달라서라고 생각해볼 수 도 있다. 이렇게 차이가 나는 이유는 TLC의 측정에 큰 오차가 있었기 때문이라고 생각할 수 있다. 오차의 원인에 대해서는 뒤의 discussion부분에서 언급하기로 한다.

3.2 Analytical solution과 열전대, 그리고 TLC의 결과 분석

Analytical solution과 열전대는 비교적 비슷한 모양을 갖지만 TLC는 상식외의 결과가 나타난다. 하지만 3가지 그래프 모두 길이가 증가함에 따라 어느 정도 감소하는 것을 확인 할 수 있는데 3가지 그래프의 다른 점은 그 기울기가 Analytical solution < 열전대 < TLC 의 형태라는 것을 확인할 수 있다.

4. 오차의 원인 분석

4-1. Analytical Solution에서 생길 수 있는 오차의 원인과 결과분석.

4-1-1. Convection heat transfer coefficient값의 문제점.
Convection heat transfer coefficient가 일정하다고 생각했으나 실제실험에서는 조원들의 움직임이나 실험실 문의 여닫음에 의해서 Forced convection이 일어났을 가능성이 있다. Forced convection이 일어나지 않았다고 생각하더라도 Free convection시에 온도구배에 의해서 실제로 Convection heat transfer coefficient값이 차이가 생긴다.

4-2. TLC에서 생길 수 있는 오차의 원인과 결과분석.

4-2-1. 검은색 스프레이와 TLC의 불균일한 분사.
검은색 스프레이를 뿌리는 과정에서 적절한 양을 고르게 분사하기가 생각보다 쉽지 않았다. 스프레이로 분사하는 중에 불균일하게 분사되는 일이 발생하였다. 또한 ink가 다 떨어져 한번 건조시킨 구리판에 다시 ink를 뿌리기도 했다. 이런 이유 때문에 구리판에 균일한 ink 분포가 이루어지지 않았다. 또, 사진에서 fin의 색상이 균일하지 않기 때문인데 이는 TLC의 도포가 균일하게 이루어지지 않았기 때문에 발생하는 색의 차이이다. TLC의 색은 온도에 따라 변하지만 그 농도에 따라서 색의 차이가 발생하기 때문에 같은 온도라도 TLC의 농도가 다르면 색의 차이가 발생하고 이는 온도측정의 평균값에 크게 영향을 미친다. 실제 실험에서 분무기를 이용한 TLC의 도포에서, 최대한 뭉침이 없게 하였지만 fin의 모양과 분무기의 특성상 흘러내림 등으로 인하여 완전히 균일하게 도포할 수는 없었다.

#기계항공공학 #온도 #측정 #실험 #기계

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