기계공학실험 | 열전도 및 접촉 열저항 측정

 

 

 

TIP

 

 

실험을 통하여 열 전도의 개념 및 원리를 이해하고, 접촉 열저항이 전도에 미치는 영향을 알아본다.

 

 

 

열 저항식

열저항은 1/열관류율이다. 또 열관류율 U는 특정 두께를 가진 재료의 열전도 특성이다.(단위는 W/㎡K 이다. 계산방법 열관류율U : 열전도율/두께) 여기서 주의할 것은 두께의 단위로 미터를 사용해야 한다. 열저항 계산은 열관류율의 역수이다. 그러므로 계산은 두께/열전도율 하면 된다. 단위는 ㎡K/W 이며 R값이라고도 한다.

 

 

 

접촉 열저항

기계 가공상의 한계로 인해, 두 솔리드 면을 붙이기 위해 압력을 가했을 때 완벽하게 서로 밀착되지 않는다. 접촉되는 면들은 그 표면 거칠기로 인해 접촉부에 항상 에어갭이 조금씩 생긴다. 칩에서 발생한 열은 주로 전도를 통해 방열판(Heat sink)에 전달되며, 전달된 열은 대류와 복사를 동해 공기 중으로 방사된다. 따라서 패키지 방열은 주로 전도를 고려하여 열 저항을 낮추는 방향으로 설계한다. 전도만 고려하는 경우, 물질의 열 저항은 열 전도도와 물리적 크기에 의해 다음과 같은 식으로 계산된다.

 

 

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 10㎜ 알루미늄을 온도 측정판 위에 놓는다.

 

2) Cooling Plate를 시료위에 놓고 고정한다.

 

3) 실험기구(멀티미터, 항온조, DC Power Supply)가 연결이 잘 되었는지 확인한다.

 

4) 항온조를 20℃로 설정한 후, 20℃를 유지시킨다.

 

5) 멀티미터를 사용하여 Heater를 작동시키지 않았을 때의 온도를 측정한다.

 

6) 히터를 작동시킨다.

 

7) 정상상태라고 판단 하였을 때, 멀티미터로 지금까지의 온도를 측정한다.

 

8) 열전도 방정식을 이용하여 접촉 열 저항 Rcual을 측정한다.

 

9) 위 방법과 같이 5㎜ 시료 2개로 다시 실시한다.

 

 

 

[기계공학실험]열전도 및 접촉 열저항 측정 레포트