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Thermal conductivity test

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작성일18-05-04 20:52

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Download : 열전도도 실험.hwp




[Figure 2-1]의 경우에서 R0는 접촉면 저항, Ra, Rb는 두께 Ba, Bb인 시험편 저항이라면 총 저항은




where R0 : 접촉저항
Ra : 시편 a의 열저항
Rb : 시편 b의 열저항
Ra` : 시편 a의 총 열저항 ; 시편 a의 열저항 + 접촉간극 열저항
Rb` : 시편 b의 총 열저항 : 시편 b의 열저항 + 접촉간극 열저항

여기서 시험편 a, b는 재질은 동일하며 두께만 다른 것이다.
와 는 식 을 이용하여 다음과 같이 구한다.

설명


Download : 열전도도 실험.hwp( 28 )


열전도도 실험




1) 실 험 목 적
고체의 열전도 현상에 대한 theory(이론)과 열손실의 계산을 통해 재료에 따른 선택의 기초 資料로서 상대적인 고체의 열전도도를 이해한다.

q
:
표면에 직각방향으로의 열흐름 속도 [J/s]

:
표면에 직각으로 측정(measurement)된 거리 [m]
A
:
표면적 [m2]
k
:
열전도도 [J/m?s?℃]
T
:
온도 [℃]
여기서,





일반적으로 T℃에서의 열전도도 k는 0℃에서의 열전도도 k0와 온도 T의 함수로서 근사적으로 다음 식으로 표시된다



k0 : Conductivity at temperature 0 ℃
α : (+) insulation material
(-) metal

식?를 식?에 대입, 거리 x2 - x1 , 온도 T1 - T2 범위에 대해 적분하면,


?


여기서 k0를 T1과 T2에서의 열전도도의 mean or average(평균) 값, (T1 - T2)를 ΔT라 하고 전열 면적 A가 일정한 경우라면,





x2 - x1

…(To be continued ) B

절연층 두께
T1 - T2

ΔT

절연층 내 온도강하



따라서 식 으로부터 대류와 복사가 없는 순수한 전도에 의한 고체의 열전도도를 구할 수 있다.

,

3) 실 험 방 법
1. 기 구 및 장 치



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열전도도 실험
실험결과/기타



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순서



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다.



비례상수를 고려해 주면

?

이 식은 프랑스의 수리물리학자 Joseph Fourier의 이름을 따서 Fourier의 열전도법칙이라 부른다.

2) 관 련 이 론
한 물체 안에 온도구배가 존재한다면 고온부분에서 저온부분으로 에너지가 전달된다는 사실을 우리는 경험을 통해서 잘 알고 있다. R은 저항으로 다음과 같이 definition 된다





A, B, C : 기준관
D, E : 시험편






[Figure 2-1] 기준편과 시험편에 의한 온도구배

본 실험의 경우 열전도도를 알고 있는 기준관에 열전도도를 구하고자 하는 시험편을 삽입하는 방법이므로 기준관(첨자R)과 시험편(첨자S)에 대해 식 으로부터






보통의 경우 기준관과 시험편의 접촉면은 아무리 밀착시켜도 공기 등에 의한 열전도 저항이 존재하게 되며 이의 보정이 필요하다. 이에 따른 열전도도의 측정(measurement) 방법을 습득하고, 정상 상태의 열 이동으로부터 열전도도를 구하고 전도에 의한 열전달 현상을 이해하도록 한다. 이때 열은 전도(전자의 이동에 의하여 온도가 높은 영역으로부터 낮은 영역으로 에너지가 이동하는 열 흐름 메카니즘)에 의해서 전달되고, 전도에 의한 열흐름의 기본관계는 Heat Flux 와 온도구배 사이의 비례이다.


여기서, Ra` , Rb`는 각 시험편 저항과 접촉면 저항을 합한 저항이다.
따라서,


여기서 저항은 이므로,




, , 로부터



최종적으로 시편의 열전도계수 는 아래와 같다.

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