기계공학실험 | 고온측정 및 열전대 고온계의 보정

 

 

 

TIP

 

 

온도의 측정에 응용되는 전기적 방법 중 가장 광범위 하게 쓰이는 것은 열전대(thermocouple)이다. 본 실험에서는 열전대 보정곡선(Calibration curve)를 구함으로서 열전대의 원리를 이해하고 그 사용법을 익힌다.

 

 

 

열전대

열전대는 원자로, 항공기, 동력계통, 제철소 등의 여러 공정에서 온도를 감지하는 방법을 제공하며, 구조가 간단하고 가격이 싸며, 내구성이 있고 많은 응용면에서 비교적 정확히 온도를 측정할 수 있는 온도계이다. 열전대는 또한 183℃ 이하에서 부터 2500℃ 근처 까지의 넓은 온도 범위를 0.1 ～ 1 ％ 정도의 정확도로 측정할 수 있으며, 출력을 측정하는데 측정 계기가 간단하고 회로상의 잡음이 덜 받는 낮은 임피던스를 갖는 장치이다.

 

열전대는 역학적 유연성이 있어서 여러 응용에 따라 그 형태를 적합하게 바꿀수 있고 빠른 응답, 내구성, 회로의 절연등을 고려하여 보통 소선의 형태로 만들어 사용하기도 한다. 필요에 따라 1 ㎳ 정도의 응답시간을 갖는 머리카락 보다 가는 열전대도 있으나, 보통은 0.5 ～ 1 ㎜ 의 직경을 가진 소선으로 만들어지고, 금속 산화물의 분말로 절연이 되고 금속 쉬스에 의해 보호된 열전대도 있다. 근본적으로 열전대는 열에너지를 전기에너지로 변환시키는 것으로써 세가지 열전효과가 열전대 안에서 작용되고 있다.

 

제벡효과는 서로 다른 두 금속으로 폐회로를 구성하고, 양접점에 온도 차를 주었을때 온도 차가 없으면 각 선 전위차가 없으나, 양간간에 온도차를 주면은 양접점에는 접촉 전위차 불평형이 발생하면서 저온측 접합점으로 부터 고온측으로 열전류가 이동하게 되는 것이다. 이러한 현상을 이용, 한쪽을 일정한 기준점으로 만들고 측정하고자 하는 고온측을 미지 온도차로 하면 측정하고자 하는 접속점의 온도가 변하면 미지의 온도에 대응되는 열기전력만을 정확히 측정함으로써 공업적으로 양측 변화측정이 아닌 온도측정 개념이 되는 것이다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 열전대 회로를 완성시켜 실험을 준비를 한다.

 

2) 금속 Al과 Zn 을 도가니에 녹인다.

 

3) 전기를 끊어 가열을 중지한 후 10초마다 온도를 측정 한다.

 

4) 표에 기록한 후 그래프를 나타낸다.

 

 

 

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