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[이상현상실험] 자연대류(Natural Convection)와 강제대류(Forced Convection) 결과 레포트

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소개글

[이상현상실험] 자연대류(Natural Convection)와 강제대류(Forced Convection) 결과 레포트에 대한 자료입니다.

1.실험 목적
2.실험 이론
3.실험 장치
4.실험 방법
5.실험 결과
6.결과값의 고찰
7.고찰 및 평론
8.참고 문헌

본문내용

1. 실험목적
① 열전달의 한 형태인 대류를 이해한다.
② 자연대류에 있어서 대류 대상물의 시간경과에 따른 온도변화를 기록 관찰함으로 열전달계수와 Grashof, Prandtl Number와의 관계를 조사하고, 그 현상을 이해한다.
③ 강제대류에 있어서 온도와 시간과의 관계를 알아본다.
④ 자연대류와 강제대류의 차이점을 알아본다.

2. 실험이론
Heat Convection은 크게 자연대류(Natural Convection)와 강제대류(Forced Convection)으로 나눌 수 있다.

▣ Newton's Equation

……………… (8-1)
where, : Heat Transfer Coefficient [ ]
전열계수는 Geometry, Physical Property, Flow Velocity, Temperature Profile 등에 따라 변한다.

▣ 무차원군 (Dimensionless Group)

Dimension Analysis로 부터 Nusselt Number, Reynolds Number, Prandtl Number, Grashof Number 등을 구할 수 있는데, 다음과 같이 쓸 수 있다.
……………… (8-2)
……………… (8-3)
……………… (8-4)
……………… (8-5)
where, : 열팽창 계수(Thermal Expansion Coefficient)

(1) 자연대류 (Natural Convection)

자연대류가 관 지름, 비열, 열전도도, 점도, 열팽창계수, 중력 가속도 그리고 온도차 등에 의존된다는 가정에 따라 차원해석을 하게 되면, 아래의 관계가 성립된다.
……………… (8-6)
(8-12)식과 같은 실험식을 이용하여 아래와 같은 결과식이 얻어진다.
……………… (8-7)
시간과 온도와의 관계식은 다음과 같이 정리될 수 있다.
……………… (8-8)
where,
따라서 과 를 그래프에 도시하면 기울기 로부터 열전달 계수를 산출할 수 있다.

(2) 강제대류 (Forced Convection)

강제대류에서는 밀도차이에 의한 자연대류는 무시할 만큼 작으며, 유체의 강제적인 유속에 의존하게 되어 열전달 계수 를 내포하는 무차원 계수 Nussult Number는 Prandtl Number와 Reynolds Number의 함수이다.
……………… (8-9)
실험 시 사용될 온도계를 구로 가정하면 다음 실험식을 적용할 수 있다.
……………… (8-10)
적용 범위 : = 0.0004 - 5.9 in, = 0 - 62 ft/sec
= 60 - 500 ℉, = 0.4 - 4.0 atm
(8-10)식을 (8-7)식과 같이 온도차와의 관계로 실험에 의해 나타낸다면 (8-8)식과 같은 관계를 얻을 수 있다.
……………… (8-11)

참고문헌

- 화공현상실험 (단국대학교 공과대학 화학공학과)
- 단위조작 (WARREN L.MCCABE 저)
- http://www.thermexcel.com/english/tables/eau_atm.htm (물의 물성)
- Perry's chemical Engineer's handbook

#Convection #강제대류 #자연대류 #Natural #이상현상실험

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