본문내용
1. 실험목적
실험의 목적은 일반적인 노(爐) 건설을 위한 기초적인 계산 방법을 익히고, 로 벽에서의 열손실을 계산하며, 보온 및 보냉재 선정을 위한 기준을 이해하고, 화학 장치 내외부의 재료 선택의 중요성을 알아보는 것이다.
일반적인 노 건설의 기초적인 계산 방법을 익히고자 한다. 노 벽에서의 열손실을 계산함으로써 보온 및 보냉재 선정을 위한 기준을 이해할 수 있다. 또한 화학 장치 내외부에서 재료 선택의 중요성을 알아보고자 한다.
실험을 통해 로 건설을 위한 기초적인 계산 방법과 열손실 계산, 보온 및 보냉재 선정의 기준, 화학 장치 재료 선택의 중요성을 학습할 수 있다.
2. 실험이론
2.1. 열전도(Heat Conduction)
물질에 열을 가할 때, 물질의 이동을 수반하거나 복사에 의하지 않고, 그 열이 물질 속의 고온인 부분으로부터 저온인 부분으로 중간 물질을 통해 흐르는 현상이다. 물체 중 열전도가 잘 되는 것을 양도체, 그렇지 않은 것을 절연체라고 한다. 고체에서 순수한 열전도가 일어날 때 열흐름의 기본관계는 열 플럭스가 온도구배에 비례한다는 Fourier's Law가 성립한다. 미소시간 dT에서의 열흐름속도는 열의 흐름 방향에 직각으로 측정된 단면적 A와 열 흐름의 방향에서의 온도구배의 곱과 비례한다. 또한 대류와 복사가 일어나지 않는 간단한 고체의 열전도도를 측정할 때에는 Fourier's Law를 이용하여 열 플럭스와 온도차, 물질의 두께, 그리고 열전도율 사이의 관계식을 도출할 수 있다. 금속이 접촉해 있을 때, 접촉저항에 의하여 온도 강하가 발생하므로 이를 고려하여 시편의 열전도도를 보정해야 한다. 이를 위해 열저항과 열전도율 사이의 관계를 이용한다.
2.2. 열전도도(Thermal Conductivity)
열전도도(Thermal Conductivity)는 열전도 현상에 의해 열전도가 일어나는 정도를 나타내는 물질에 관한 물리적 물성치이다. 열전도도가 클수록 열전도가 활발히 일어난다는 것을 의미하며, 주로 열 발산용으로 사용된다. 반대로 낮은 열전도도를 갖는 물질의 열전달은 높은 물질에 비해 열전달이 느리게 일어나 단열용으로 활용할 수 있다. 유리섬유나 고분자 폼과 같은 다공성 단열재는 공기를 기공 내에 잡아 가두어 대류를 없게 함으로써 낮은 열전도도를 가진다.
열전도도는 온도에 따라 다른 값을 가질 수 있으며, 이의 역수는 열 저항도라 한다. 열전도도 k는 SI 단위계에 따르면 W/m·K의 단위가 사용된다. 이 값은 Fourier의 법칙을 이용하여 구할 수 있는데, 이 법칙은 k가 온도구배에는 무관하지만 온도 자체에는 필연적으로 무관한 것은 아님을 나타낸다. 좁은 범위의 온도에서 열전도도는 일정하다고 산정될 수 있지만, 넓은 범위의 온도를 가지는 경우 k=a+bT 와 같은 형태를 사용하여 추정될 수 있다. 이때...
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