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[기계공학]대류 열전달 실험 (강제대류)

저작시기 2006.11 |등록일 2006.11.07 | 최종수정일 2018.01.09 한글파일한컴오피스 (hwp) | 7페이지 | 가격 1,000원

소개글

대류 열전달 (강제대류)에 관한 실험 레포트 입니다. 실험 결과만 있는 것이 아니라 강제대류에 대한 이론적 지식이 잘 나와 있습니다.

목차

1.실험 목적 및 개요

2.실험이론
1)평판위에서의 유동
2)관군위에서의 유동

3.실험결과

4.실험고찰

본문내용

1. 실험 목적 및 개요

자연대류 및 강제대류에 의한 열전달은 산업용 열교환기 및 관련장치에서 많이 발생한다. 따라서 이를 이해하고 공학적으로 모델링하는 것이 중요하다. 이 실험의 목적은 다양한 형상에서 자연대류 및 강제대류의 현상을 이해하고 이를 모델링하여 대류열전달 계수를 측정/예측하고 대류열전달의 개념을 무차원 수를 통해 이해하는데 있다.

2. 실험 이론

유체역학적 경계층(hydrodyanmic boundary layer)을 유체의 흐름에서 점성의 효과가 미치는 영향으로 정의한 것과 마찬가지로 열경계층을 유체의 흐름에서 온도 구배가 있는 영역으로 정의한다. 이 온도 구배는 유체와 벽 사이의 열교환 과정 때문에 나타난다.
벽에서의 유체 속도는 0이기 때문에 벽에서의 열전달은 전도에 의해서만 일어난다고 할 수 있다. 따라서 단위면적당 국소열유속(local heat flux) q" 는

Newton의 냉각 법칙에서

이다. 여기서 h는 대류열전달계수이다. 위 두 식이 같다고 놓으면,

를 얻는다. 따라서 열전달계수를 계산하려면 벽에서의 온도구배만 알면 된다. 이것은 온도분포를 알아야 한다는 것을 의미한다. 온도분포를 구하기 위해서 경계층의 운동량 해석에서 쓴 것과 비슷한 방법을 이용한다.
온도분포가 만족해야 할 조건은
y = 0 ; T = Tw
y = δt ;
y = δt ; T = T∞
점성에 의한 일이 없다고 하고 y=0에서 벽에서는 속도가 0이기 때문에,
y = 0 ;
위 네조건은 속도 분포의 경우와 마찬가지로 3차 다항식으로 만족시킬 수 있고 그 결과는 아래와 같다.

여기서 이다. 이제 열경계층의 두께 δt의 표현을 구하는 것이 문제가 된다. 이것은 경계층의 에너지방정식의 적분해석으로 구할 수 있다.
벽의 온도를 Tw, 자유흐름의 온도를 T∞, 길이 dx를 통하여 유체로 전달되는 열량을 dqw라고 하자. 에너지 보존 법칙을 적용하면,
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