화학공학실험 | 열전도도 및 열전달계수 측정(Measurement of thermal conductivity and heat transfer coefficient)

 

 

 

실험 배경

본 실험에서는 두 가지 실험, 열전도도와 열전달계수를 측정실험을 진행하였다. 열전도도측정 실험에서는 온도를 각각 변화시켜주면서 저온부와 고온부의 온도를 측정하고, Fourier 법칙을 이용하여 금속 기둥의 열전도도를 직접 구해보았다. 열전달계수 측정실험에서는 이중관 열교환기에서 유체흐름이 향류와 병류일 때, 정해진 각 지점에서의 온도를 측정하고 Newton의 냉각 법칙을 이용해 열전달계수를 구해보고 비교해보았으며, 또 유체의 온도를 측정하여 총괄 열전달 계수를 구하였다.

 

우리는 열전도도 측정 실험을 통해 steady state에서의 열의 이동으로부터 열전도도를 구해보고 전도에 의한 열전달을 이해할 수 있으며, 열전달 계수 측정 실험에서는 향류와 병류에 따른 유체의 유량과 총괄 열전달 계수를 구하여 이중관에서의 열교환에 대해 이해할 수 있다.

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실험 방법

1. 열전도도

1) 일정한 양의 냉각수가 흐르는 것을 확인한 후 실험을 시작한다.

 

2) 실험을 하는 동안 냉각수의 흐름이 일정하게 유지되는지 유량계를 확인하면서 실험을 수행한다. 냉각수 유량에 변화가 생기면, 밸브를 조절하여 일정하게 유지시킨다.

 

3) Heater의 온도를 100℃로 설정한다.

 

4) Heater의 온도표시계가 100℃를 가리킨 후 10분 정도 대기하여 steady state 상태가 되도록 한 후 실험을 진행한다.

 

5) 핸들을 돌려 각 지점에서의 온도를 측정한다. (실험 A)

 

6) Heater의 온도를 200℃까지 올린 후, 각 지점에서의 온도를 측정한다. (실험 B)

 

7) Heater의 온도를 100℃로 다시 내린 후, 각 지점에서의 온도를 측정한다. (실험 C)

 

8) 실험이 종료되면 Heater의 온도가 상온이 될 때까지 기다린 후 전원을 끈다.

 

2. 열전달 계수

1) 먼저 이중관 열교환기의 스위치를 켜고 냉각수가 충분한지 확인한다.

 

2) Hot fluid의 임의의 온도를 설정하고, 향류 측정을 위해 레버를 향류 쪽으로 돌려놓는다.

 

3) steady-state에 도달할 때까지 기다린다.

 

4) 온도 센서 스위치를 돌려 각 지점의 온도를 측정한다.

 

5) lever를 돌려 병류로 설정하고 steady-state가 되면 위와 같은 방법으로 각 지점의 온도를 측정한다. (향류에서 병류로 설정한 뒤 바로 실험하지 않도록 주의)

 

6) 스위치를 돌리면서 각 부분의 온도를 측정한다.

 

 

 

[화학공학실험]열전도도 및 열전달계수 측정 레포트