실험목적
본 실험에서는 열이 1차원 정상상태 (one-dimensional, steady-state) 조건하에서 열확산에 의하여 전도 열전달 되는 실험 과정을 수행하여 고체의 “열전도계수(thermal conductivity)"를 측정한다.
나. 이론적 배경
1차원 전도 열전달에서 열에너지의 전달 방향은 한 방향이며, 이때 온도 구배는 단지 하
실험 매뉴얼의 Fin 제원 정보를 통해서도 확인 가능하다.
온도실험에 사용한 Fin은 Pure Copper로 이루어진 Thin Rectangular Fin으로써 2차원 형상을 가지고 있다. 이번 실험에서는 Fin의 가열 과정에서 Steady State 상태에 도달한 이후에 측정을 실시하므로 실험 전반적 과정에서 Unsteady factor를 제거하고 열역학
열전달 과정을 적절한 전달률 방정식으로 정량화 할 수 있다. 단위시간 당 전달된
에너지양을 계산하는데 이 방정식을 사용할 수 있다. 열전도에 대한 전달률 방정식은
Fourier의 법칙으로 알려져 있다. 온도분포가 T(x)인 1차원 평면벽에 대한 전달률 방정
식은 다음과 같이 표현된다.
2.2. Steady-state(75분)의 온도분포
2.2.1. 열전대로 측정한 핀의 높이에 따른 온도분포
75분에서 측정된 16개의 열전대 중 5번과 7번 탭의 측정값이 비현실적으로 나타나 이에 해당하는 값을 해당 탭 전후의 측정값으로 선형보간하여 대체하고, 높이에 따른 Fin의 온도분포를 나타내면 다음과 같다.
[그
결과 그래프는 구리판에서의 2-D 온도분포를 나타낸 것이며, 정면에서 본 온도분포를 그래프로 나타내면 다음 그림과 같다.
< 정면에서 본 2차원 가정의 이론 해 >
실험에서 구리판에서의 온도분포를 이론적으로 생각하면 구리판의 양끝(좌우)에서 공기와의 대류열전달에 따른 열손실 때문에 2-D