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유체역학 보일러열정산건도측정 실험 보고서

1. 실험목적 증기의 건도를 이해한다.2. 기초이론 분리습도계는 질(quality) 또는 습증기의 건도(dryness fraction)를 결정하는데 이용된다. 분리습도계는 내부 통로를 가진 압력용기로 구성되어 용기를 통과하는 습증기의 유동 방향으로 변화시켜 증기로부터 물방울이 분리되어 지도록 되어 있다. 수증기는 유동방향으로의 변화를 결정할 수 있으며 용기의 출구로 유출된다. 증기가 q<0.95로 매우 습할 경우 separating calorimeter에서 물방울의 일부분은 증기로 부터 분리되지 않는다. 증기가 separating calorimeter로 유입될 때 보다 훨씬 건조해질지 라도 여전히 용기에서 습한 상태로 유지된다. separating calorimeter를 통과한 증기는 throttling calorimeter로 상당한 압력 강하를 발생시키는 고정된 오리피스를 지나는데, 압력강하가 이루어지는 이 교축과정은 등엔탈피과정이다. 만약 증기가 오리피스로 유입되기전 과도하게 습하지 않으면 교축과정 동안 throttling calorimeter의 압력에서 과열증기가 될 만큼 건조하게되고 압력은 거의 대기압이 될 것이다.Throttling calorimeter에서 온도와 압력을 측정함으로 증기 특성표와 chart로부터 과열증기 의 엔탈피를 알 수 있다. 교축과정의 등엔탈피를 해석함으로 교축되기 전의 건도를 측정할 수 있고, 만약 throttling calrometer에 남아있는 과열증기가 응축되어 측정한다면 교축되기 전의 습증기양을 측정할 수 있다. Separating calorimeter에 의해 분리된 물의 양을 계산함으로 공급되는 증기의 건도를 결정 할 수 있다.(1)기호정의 : Cross section area of steam header tube : Cross section area of sampling hole

공학/기술| 2021.12.24| 9페이지| 2,500원| 조회(94)

에이플러스, 유체역학 실험, 건도 측정

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창의입문 설계 최종보고서

창의입문설계 결과보고서1. 실험목적나무젓가락을 이용하여 투석기를 직접 만들고, 물체를 날려보면서 투석기와 관련된 기초 공학이론을 습득하고, 나아가 앞으로 겪게 될 공학적 문제에 대한 해결능력을 기른다.2. 투석기를 만들기 위한 기초이론(1) 모멘트(Moment)생각한 점에서 힘의 작용(作用)선에 내린 수직선의 길이와 그 힘과 곱한 것을 말한다. 너트를 스패너를 사용해 체결할 때 스패너의 말단을 잡는 힘을 작용시킬 때와 스패너의 근본을 잡고 너트를 체결할 때에 말단을 잡고 작용하는 편이 회전시키기 쉽다. 물체를 회전시키려고 하는 힘의 작용을 모멘트(moment of force) 또는 줄여서 모멘트라고 한다. 모멘트 기호는 M로 표시한다. 모멘트(M)의 크기는 다음과 같이 표시한다.모멘트＝힘×회전축에서 힘이 작용선에 긋는 수직선이 길이M＝F×a[모멘트 그림, 출처: 산업안전대사전]O점 : 회전축+I189의 중심(中心).M : 모멘트의 크기(단위 ㎏ㆍm 또는 ㎏ㆍ㎝)F : 힘의 크기(단위는 ㎏ 또는 N).a : 회전축으로부터 힘의 작용선을 긋는 수직선의 길이 (모멘트의 팔이라고도 한다.) (단위 m 또는 ㎝)이상에서 모멘트의 크기는 회전축으로부터의 거리와 힘의 크기에 비례한다. 모멘트는 시곗바늘이 돌아가는 방향을 (+)로 반대방향을 (-)의 부호로 구별한다.(2) 각속도(Angular velocity)원운동의 경우와 마찬가지로 1점의 주위를 물체가 운동할 때, 물체의 속도는 그 점의 주위를 단위시간에 도는 각도로 표시하는 것이 편리한데, 이 속도를 각속도라 한다.각속도는 운동체와 기준점을 연결한 직선, 즉 동경이 단위시간에 이루는 각도로 측정하며, 흔히 ω로 나타낸다. 각속도의 CGS 단위는 1초간에 1라디안의 각 만큼 회전하는 속도로 rad/sec로 표시한다. 예컨대 어떤 점의 둘레를 Ts 동안에 일주하는 물체의 각속도는 2π/T rad/sec이다. 또 물체의 1s 동안의 회전수를 n이라 하면, 그 운동체의 각속도는 2πn rad/sec가 된다.[각속도, 출처: 네이버]한편 회전운동에는 우회전과 좌회전이 있고, 또 운동의 기준점을 어떻게 정하느냐에 따라서도 운동의 양상이 달라진다. 따라서 각속도로 물체의 운동상태를 나타낼 때는, 그 크기뿐만 아니라 회전의 방향 및 회전축의 위치도 지정해야 한다.따라서 보통 원점으로 잡은 회전축을 따라서 그 크기에 비례하고 회전방향을 나타내는 화살표를 붙인 벡터량 으로 표시하게 된다. 이 각속도벡터는 보통의 벡터와 마찬가지로 합성할 수도 있고 분해할 수도 있다.특히 각속도에 대응하여 운동체의 경로를 따르는 속도를 선속도라 하여 구별하는 경우가 있다. 선속도를 v, 운동체의 회전반지름을 r이라 하면, 각속도 ω와는 ω=v/r, v=ωr의 관계가 성립한다. 한편 각속도가 일정한 회전운동의 경우, 예컨대 항공기와 선박의 프로펠러나 모터·터빈 등에서는 단위시간당 회전수로 회전속도를 나타내며, 흔히 rpm 또는 r/min이 단위로 사용된다.(3) 지렛대 원리지레란 막대의 한 점을 물체에 받쳐 고정하고(받침점), 한쪽에는 물체를 올려놓고(작용점), 다른 한쪽에는 힘을 가해서(힘점) 적은 힘으로 무거운 물체를 들어 올릴 수 있는 도구이다. 가위, 병따개, 펀치, 핀셋, 젓가락 등이 모두 지레가 사용된 경우. 지레는 힘점과 받침점 사이의 거리가 작용점과 받침점 사이의 거리보다 길어야 가한 힘보다 더 큰 힘이 작용점에 작용한다. 따라서 작용점에 작용하는 무게와 힘점의 힘이 균형을 이루면 지레는 수평을 이루게 된다. 이때, '힘점에서 주는 힘×힘점에서 받침점까지의 거리'의 값이 '작용점에 있는 물체의 무게×작용점과 받침점 사이의 거리'의 값과 같을 때 수평을 이루고, 이것을 '지렛대의 원리' 라고 한다.[지렛대 원리, 참조: Basic 고교생을 위한 물리 용어사전]3. 투석기 제작을 위한 공학적 접근(1) 소프트웨어 활용투석기를 직접 만들기 전, 3D Modeling 프로그램인 CATIA V18을 활용하여 미리 모델링 해 보면서 보다 효율적으로 투석기를 만들 수 있도록 접근하였다.[카티아를 활용한 투석기 형상 모델링(1)][카티아를 활용한 투석기 형상 모델링(2)](2) 하중 분석을 통한 투석기 설계 변수 지정(3) 공학적 접근을 통한 투석기 제작의 방향성- 실제 투석기 제작 시 고려되어야 할 사항1. 공기 저항이나 날씨 상황을 고려하지 못했으므로, 추진력을 위한 고무줄 개수는 변경될 수 있음.2. 모멘트 힘을 계산할 때 받침점을 고정하는 지지력은 계산하지 않았으므로, 추후 실제 설계를 할 때는 지지력을 고려하여 설계할 예정.3. 하중분석을 통해 공을 멀리 보낼 수 있는 투석기 설계 변수들을 알 수 있었음. 추후 이를 토대로 실제 투석기 제작 시 활용.4. 고무줄의 정확한 탄성계수 값이나 기타 고려되지 않은 부분들은 직접 투석기를 만들면서 보안해 나갈 계획.4. 투석기 제작 과정(1) 튼튼한 뼈대를 만들기 위해 나무젓가락 사이의 틈을 본드로 단단하게 고정하여 기본적인 골격을 만든다.(2) 만들어진 기본적인 골격을 통하여 카티아 모델링 으로 그린 그림처럼 투석기 삼각형 틀을 만든다.(3) 높은 타점 설계를 위해 발사체 밑을 받치기 위한 기본 틀을 만든다.(4) 만들어진 받침틀을 튼튼하게 하기 위해 케이블 타이와 고무줄과 본드를 활용하여 더욱 단단하게 만든다.(5) 물체를 발사하기 위한 발사대를 튼튼하게 하기 위해 전기테이프로 감으면서 단단하게 한다.(6) 만들어진 단단한 발사대 들을 다시 전기테이프로 고정하면서 발사체를 발사하기 위한 숟가락을 고정시켜 발사대를 만든다.(7) 만들어진 발사대와 발사 삼각형 틀에 발사력을 위한 고무줄을 결합하고 발사대와 발사 삼각형 틀을 결합한다.(8) 만들어진 발사대, 발사 삼각형 틀, 밑받침 틀을 결합하면서 단단하게 케이블 타이로 고정한다.5. 투석기 성능 실험직접 만든 투석기 성능을 실험한다. 다양한 고무줄들을 사용하면서 최적의 고무줄을 선정하고 그에 따른 고무줄 탄성 조절을 위한 고무줄 감는 수를 결정한다. 그리고 설계상 수정할 부분들을 수정하고 성능 개선을 위한 재설계를 수행하였다.투석기 성능 실험은 고무줄을 달리하여 5차 시기로 나누어 진행하여 총 15번의 성능 실험을 진행하였다.1차시기2차시기3차시기4차시기5차시기일반 고무줄6.5(m)7.5(m)6.0(m)6.0(m)8.0(m)칼국수 고무줄12.0(m)10.0(m)15.0(m)12.5(m)12.0(m)튜브형 고무줄11.0(m)10.0(m)12.0(m)9.0(m)11.5(m)여러 차례 실험을 진행 한 결과 칼국수형 고무줄이 가장 멀리 날아가는 것을 확인 할 수 있었으며, 투석기 물체를 멀리 발사하기 위한 발사 요령을 익힐 수 있었다.6. 조원별 고찰

공학/기술| 2021.12.24| 19페이지| 2,500원| 조회(368)

투석기, 최종보고서, 창의입문설계

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기계공학부 자동차공학 기말고사 문제

자동차 공학 기말고사 대비문제Suspension system1. 서스펜션 시스템의 기능에 대해 설명하라.2. Sprung mass와 Unsprung mass에 대해 설명하라.3. 질량비가 클수록 운전자가 충격을 덜느낀다. 이유에 대해 설명하고, 질량비에 대해 설명하라.4. Bouncing, Pitching, Rolling, Yawing 에 대해 서술하라.5. 서스펜션 구성요소중 스프링의 종류에 대해 설명하고 각각에 대해 간단히 서술하라.6. 고유진동수와 질량에 대한 관계에 대해 서술하라.7. 진동수가 120 cpm이 라고 하자. 이때의 변위는 얼마 인가?8. Shock absorber의 기능에 대해 설명하라.9. Shock absorber의 damping coefficient에 대해 설명하라.10. Shock absorber의 Over damping, Under damping 에 대해 설명하라.11. 스태빌라이저에 대해 설명하라.12. Front end 서스펜션 시스템의 기능에 대해 서술하고 각각의 종류에 대해 설명하라.13. 독립식 서스펜션과 비독립식 서스펜션의 특징에 대해 각각 기술하라.14. 독립식 서스펜션의 종류와 비독립식 서스펜션의 종류를 서술하여라.15. 맥퍼슨 서스펜션에 대해 서술하라.16. Electronic shock absorber control 은 전기적으로 댐핑을 조절한다. ( ）Steering system1. Steering system을 분류하고, 각각에 대해 간단히 서술하라.2. 랙&피니언 타입과 회전형 볼 타입 스티어링 시스템에 대해 서술하라.3. 랙&피니언 과 회전형 볼타입 스티어링 시스템의 링크 메커니즘에 대해 설명하라.4. Steering ratio 에 대해 정의 하고, 가변 ratio에 대해 설명하라.

학교| 2021.12.24| 1페이지| 2,000원| 조회(232)

기계공학부, 기계공학 자동차공학, 자동차공학 기말고사 문제

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기계공학부 캡스톤 디자인 결과보고서

융합 Capstone Design프로그램 결과보고서캡스톤디자인 수행 보고서과제명진동에너지를 이용한 자가발전을 위한 선형전자기 개발1. 과제 개요 및 필요성□ 과제의 개요? 본 과제에서는 기계적인 진동에너지를 이용하여 하베스팅을 통해 전기에너지로 변환 및 회생하여 지속적인 자가발전이 되는 선형전자기 기반 발전기를 개발하고자 한다. 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)이란 태양열, 진동, 압력 등의 에너지와 같이 우리 일상생활 주변에 산재하지만 버려지는 에너지들을 수확하여 이를 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환하는 것을 말한다. 이 중 진동에너지를 이용한 하베스터는 다른 에너지 하베스터와는 달리 주변에 존재하는 미세 진동이나 인체 활동 중 발생하는 미세한 진동부터 변압기나 다른 기계에서 발생하는 큰 진동까지 다양한 진동에너지를 생성할 수 있고 외부에 노출될 필요 없이 장치 안으로 내장이 가능하기 때문에 외부 환경의 영향을 받지 않아 삽입형 디바이스에 적용가능한 장점이 있다. 또한 진동에너지 하베스팅 방식에는 정전기(electrostatic), 전자기(electromagnetic), 압전(piezoelectric)을 이용하는 방식이 있다. 그 중 전자기 기반 방식을 이용한 방식은 높은 전력 효율을 발생하는 장점이 있어 발전기 시스템에 적용하여 지속적인 전기에너지를 생산할 수 있다. 또한 전자기 기반 방식을 적용한 발전기에는 크게 선형 발전기와 회전형 발전기가 있다. 회전형 발전기의 경우 진동이 가지는 특성인 직선운동을 그대로 적용할 수 없어 회전형 운동으로 바꾸어 주는 스크류, 체인, 기어 등의 기계적인 변환시스템이 반드시 필요하다. 이로 인해 중량이 증가하거나 복잡한 구조로 설계가 되며 유지 및 보수가 어렵다는 단점이 있지만 선형 발전기의 경우 진동특성을 그대로 이용하기 때문에 기계적 변환장치가 필요하지 않을뿐더러 회전형 발전기에 비해 구조가 단순하여 경량화 및 소형화가 가능해지며 유지 및 보수가 쉽다는 장점이 있다. 본 과제에서는 선형전자기기반 발전기의 모델링, 시뮬레이션 및 이를 통한 실험적 연구를 수행한다. 발전기 모델링의 검증을 위해 상용 유한요소 소프트웨어를 활용하여 시뮬레이션을 수행한다. 또한, 효율적인 발전량 및 시제품의 경량화, 소량화를 위해 여러 자기회로(영구자석, 코일, 요크 등)를 도출하여 분석하며, 자기회로의 최적설계를 수행하여 효율을 극대화 한다. 최종적으로, 본 연구 결과의 타당성을 최종적으로 검증하기 위해 최적 설계된 설계안을 바탕으로 선형전자기 기반 발전기 시제품을 제작한다. 이를 통해 변압기에서 나오는 주파수 및 변위를 적용하여 진동에너지 하베스팅을 통해 선형 발전기에서 발생되는 발전량을 실험적으로 검증한다.□ 과제의 필요성? 최근 세계적으로 경제 성장과 이에 따른 에너지 수요의 증가로 인해 많은 화석 에너지가 사용되고 있다. 화석 에너지의 사용량이 증가할수록 온실가스로 인한 환경문제나 에너지 자원의 고갈문제 등이 제기되고 있다. 이에 대해 전 세계적으로 에너지 효율 상승 및 친환경 에너지원에 대한 관심이 급속도로 높아짐에 따라 일상 속에서 파생되는 에너지를 재활용하여 사용하는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 진동을 이용한 에너지 하베스팅 시스템은 지난 수십 년간 연구되어 오고 있는 연구 분야 중 하나이며, 이를 이용해 발전기에 적용함으로서 자가 발전이 되어 지속적으로 전기에너지를 생산할 수 있는 점에서 친환경적인 에너지원으로 주목되고 연구가 활발히 진행되고 있으나, 진동에너지를 적용하여 실제 리니어 발전기를 설계 및 실험을 통한 분석은 미흡한 상태이다.? 진동에너지를 이용한 전자기 기반 선형발전기 시스템에 적용하기 위해서는 진동에너지가 필수적이다. 이러한 진동에너지는 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 전봇대 위에 달려있는 변압기에서 확인할 수 있다. 변압기의 경우 60hz, 120hz의 진동을 접할 수 있으며 또한 변압기의 전압과 전류에 대한 정보를 원격 측정 및 감시를 할 수 있는 무선부하감시시스템이 적용되어져 있다. 이러한 시스템을 구동시켜 관리자에게 정보를 전달하기 위해서는 배터리가 필수적이지만 배터리 수명의 한계로 인해 3년마다 교체해야하며 이에 따라 많은 시간과 비용이 들어가는 단점이 있다. 이에 대해 본 연구에서는 변압기에서 발생하는 기계적 진동인 60hz를 이용하여 에너지 하베스팅을 통해 전기에너지를 지속적으로 자가 발전할 수 있는 전자기 기반 선형발전기 시스템을 개발하고자 한다.2. 과제의 수행 방법, 과정, 내용 및 결과[과정 1] 공진점 유도 및 초기모델 전자기해석[과정설명]1. 기존 진동에너지 하베스팅 시스템과 전자기 기반 선형발전기 시스템의 관련 서적 및 참고 문헌, 논문 등을 이용하여 발전기 형상 design 및 전반적인 개념을 이해한다.2. 60hz에 대한 가진 진동수와 발전기 내부의 고유 진동수를 이용하여 공진점을 찾기 위해 Matlab 프로그램을 이용하여 선형발전기의 이동자가 움직일 수 있는 진폭에 대해 계산하여 도출한다.3. 초기모델의 형상과 조건에 맞추어 상용 전자기 유한요소 해석프로그램을 이용하여 시뮬레이션 해석을 수행한다.4. 이동자의 움직임에 따라 유도되는 기전력과 이에 따른 자속의 흐름을 해석하여 해석이 문제없이 진행되었는지 확인한다.5. 초기 모델의 시뮬레이션 해석을 통해 도출한 발전량에 대해 확인한다.[시뮬레이션 해석의 전자기력 Flux Line][과정 2] 최적설계 변수 선정 및 제한 조건 설정[과정설명]1. 초기 모델에 대한 최적 설계를 진행하기 위해 각각의 설계 변수를 선정하고 제한 조건을 설정한다.h _{2} =`자석의`축`방향`길이#d _{2} =`이동자의`반경방향`길이#c _{1} =`코일의`축방향`길이#c _{2} =`코일의`반경방향`길이whena=5mm(공극){d _{1}} over {2} =15mm(샤프트의`반경방향`두께)h _{1} =10mm(Core의`축방향`길이)c _{1} =2*h _{2} +h _{1}2. 타당한 근거와 이유를 통해 제한 조건을 설정하고 설계요구사항을 만족하는 설계변수를 찾기 위해 최적 설계 문제를 정식화 한다.6mm LEQ h _{2} LEQ 10mm20mm LEQ d _{2} LEQ 30mm8mm LEQ c _{2} LEQ 14mm[Initial Maxwell program modeling][선형발전기의 설계 변수 및 설계 design]Design variableLower BoundInitialUpper Boundh _{2}6810d _{2}202030c _{2}81114[과정 3] 실험계획법[과정설명]1. 실험계획법 DOE(Design Of Experiments):최소한의 해석으로 주어진 시스템에 대해 최대한의 정보를 얻기 위해 실험계획법을 실시하였다. 실험 계획법을 통해 18개의 실험점을 도출하였다.[근사 최적설계절차][실험 계획법][실험 계획법에 의해 생성된 실험점 및 요인]caseh2(mm)d2(mm)c2(mm)1*************30****************************************************2***************************************141810258196.526.2510.25207.521.2511.75218.523.758.75229.528.7513.25[과정 4] 실험점에 대한 전자기 해석 수행[과정설명]1. PIAnO를 이용하여 구한 각각의 22개의 실험점에 대해 상용 전자기 해석프로그램인 MAXWELL을 이용하여 모델링을 하였으며 각각의 모델링에 대한 생성되는 발전량을 구하였다.[case5 간격으로 나타낸 maxwell modeling]case1case5case10case15case20[각 실험점에 대한 전자기 해석 data]caseh2(mm)d2(mm)c2(mm)mass(kg)watt(W)162080.891399880.*************11.5423028760.8921789631030142.4448191721.*************11.0246916740.4*************1.7358452540.69*************.9520434481.*************1.1430967530.80*************.8880790481.0400962591020141.6472561580.*************141.7520832240.495589681182081.063331610.9421*************.7947533881.13*************1.4446862680.4*************.6878047621.*************0111.4352010311.*************111.5837855040.*************41.4066589580.*************581.574619971.55737888196.526.2510.251.3862014170.37692864207.521.2511.751.2928170720.2796992218.5

공학/기술| 2021.12.24| 8페이지| 2,500원| 조회(1,422)

캡스톤디자인, 캡스톤디자인 기계공학부 기계공학, 기계공학부 캡스톤 디자인 결..

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전도열전달 실험 보고서

전도 열전달 실험1. 실 험 목 적재질이 다른 금속봉을 직렬로 접촉시켜 열을 통과시킬 때 열유동방향으로 금속봉내부의 온도구배와 열전달량을 측정하여 온도구배에 따른 금속간의 접촉열저항 및 금속의 열전도율등을 구함으로써 열전도의 원리와 접촉열저항의 개념을 이해하도록 한다.2. 기 초 이 론1) 열전달의 형식① 전 도 (Conduction)정지하고 있는 유체의 경우에는 분자의 운동 또는 직접충돌에 의하여 금속의 경우에는 자유전자의 이동에 의하여 고온구역에서 저온구역으로 에너지교환이 일어나는 형식의 열전달② 대 류 (Convection)유체가 고체 위 또는 유로 내부를 흐를 때 유체유동에 의하여 유체와 고체표면사이의 온도차가 있는 경계층을 통하여 전달되는 열전달 형식? 자연대류 : 유체유동이 유체내의 온도차에 의해 생기는 밀도차에 의한 부력효과때문에 일어나는 열전달? 강제대류 : 펌프나 송풍기에 의하여 유체를 고체표면위로 강제로 흐르게 할 때처럼인위적인 유체유동에 의하여 일어나는 열전달③ 복 사 (Radiation)물체가 방사하는 열복사가 진공 또는 투명한 물질의 공간을 통하여 전자파 및 불연속광자의 형태로 투과함으로써 온도차이가 있는 물체사이에 전달되는 복사에너지에 의한 열전달2) Fourier's Law for Heat Conduction in Solids한 방향으로의 전도에 의한 열전달은 “열류에 수직한 면적과 그 방향의 온도기울기의 곱에 비례한다.” 라고 정의된다.dot Q_x = -k A { dT}over{ dx}[W](1)dot q_x = {dot Q_x}over{ A} = - k { dT}over{ dx}[W/m2](2)여기서,dot Q_x… 열유동율 (Heat flow rate) [W]dot q_x… 열플럭스 (Heat flux) [W/m2]k… 열전도율 (Theraml Conductivity) [W/m℃]◆ 직경 d, 길이 l 인 금속봉을 통한 열유동율은dot Q = k A { T_1 - T_2}over{ L}[W](3)여기서,A… 단면적left( =촉열저항 (Thermal Resistance of Contact)R_t = { Delta T_b}over{ dot Q} = { Delta T_b }over{ dot m_w`` C_p ``Delta T_w}[℃/W](4)여기서,Delta T_b… 금속 경계면사이의 온도차 [℃]dot m_w… 냉각수의 질량 유량[kg/s]C_p… 냉각수의 비열 [W/kg℃]Delta T_w… 냉각수의 입?출구 온도차( = T_out - T_{i n} )[℃]dot Q… 열유동율( = dot m_w ``C_p ``Delta T_w )[W]② 각 금속봉의 열저항과 열전도율 사이의 관계식◆ 열유동방향으로 길이 L인 봉의 면적 A를 통하여 온도차(T_1 - T_2 )에 의한 열전달을 열저항의 개념으로 나타낸 열유동율의 식dot Q = { T_1 - T_2 }over{ R}[W](5)여기서,열저항 …R = { Delta T}over{ Q} = { L}over{ k A}[℃/W]열전도율 …k = { L}over{RA}[W/m℃]③ 열전달 기간동안에 금속봉을 통하여 흐른 총열량은 냉각수의 유량( dot m_w)과 입?출구의 온도측정으로부터 구할 수 있으며, 계산식은 다음과 같다.dot Q = dot m_w ``C_p `` Delta T_w[W](6)여기서,dot m_w = { rho_w V}over{Delta t}이고rho_w =물의 밀도[kg/m3],V =냉각수의 부피[m3]④ 금속봉 내부의 온도 분포 (Thermal Profile)T(x) = T_1 + left({ T_2 - T_1}over{L } right) x[℃](7)3. 실 험 장 치열전도 실험장치 (Thermal Conduction System, TECHNOVATE model 9051)① 중심부에 Stainless Steel bar가 축 방향으로 설치 (Tube Furnace)② 중심부에서 좌측에는 Copper와 Steel bar를 설치 (Unit 1)③ 중심부에서 우측에는 Aluminium과 Magnesium bar를 설치 (어 있고, 각각의 Heat Sink를 통하여 냉각수를 통과 (Heat Flow Rate측정)⑥ 열전대(Thermocouple)는 봉의 축의 중심에 축방향으로 일정간격마다 설치되어 있고,축을 따라 온도구배를 구하기 위하여 각 접점의 온도를 측정 (Unit별로 10개의 접점)⑦ Furnace는 750W, 115V AC의 전원으로 되어 있고, 최대 안전작동온도는 1850。F 이다. (Multi step temperature controlling transformer 부착)⑧ 온도조절기와 Unit Selector Switch, 온도접점 Switch는 Table에 배전반 형식으로설치되어 있음 (Unit 1, 2)4. 실 험 방 법① System의 전원 Switch를 켠다② Furnace에서 발열이 정상상태에 도달될 때까지 예열시키면서 System 내부로 냉각수를 통과 시킨다③ 정상상태에 도달하면 먼저 열전대(Thermocouple)와 연결된 Unit의 선택 Switch를Unit 1 에 놓고, 접점별 Selector를 변경시키면서 각 접점의 온도를 측정한다④ 동시에 냉각수 유량을 Masscylinder를 이용해 측정하고, 입?출구에서의 냉각수 온도및 경과 시간을 측정한다⑤ 각각의 실험을 Unit 2 에 대해서도 반복 측정한다⑥ Unit 별로 각 접점의 온도를 측정한 후 평균값을 계산한다5. 측정값 및 Date Sheet 작성① 열전대 (Thermocouple)에 의한 각 접점에서의 온도 측정접점온도UNIT 2123평균값1289290290289.6*************.6*************49597999758*************9*************2535352.6945454645.31035353635.3② 냉각수의 유량 및 입?출구 온도 측정UNIT 2구 분123평균값냉각수유량(ml)200200200200시 간(sec)5.465.035.445.31입구 온도(℃)1616출구 온도(℃)21216. 측정값 결과 정리 및 계산① 열전달율 (acute { Q }) w =물의 밀도[kg/m3],V =냉각수의 부피[m3]냉각수를 20℃ 물로 가정하면rho_w =1000kg/m^{ 3 }, V = 200ml = 200TIMES 10^{ -6 }m^{ 3 }TRIANGLE t= 5.31 sec ,C_{ p } = 4180`J/kgK이다.THEREFORE ```` acute{m _{w}} `=` {1000`kg/m ^{3`} ` TIMES `200` TIMES `10 ^{-6} `m ^{3}} over {5.31`sec} `=`0.037#acute{Q} `=`0.037 TIMES `4180` TIMES `(21`-`16)`=`773.3`W② T - x 선도? Steel 시편y = -28x + 317.6? Al 시편y = -2.1418x + 128.48? Mg 시편y = -2.1897x +126.5③ 열저항 (R) 과 열전도율 (k) 계산? Steel 시편dot Q = { T_1 - T_2 }over{ R}[W]R = { Delta T}over{ Q} = { L}over{ k A}[℃/W] ,k = { L}over{RA}[W/m℃] 에서시편의 지름 d = 31.75 mm 이므로A= { pi {d }^{2 } } over {4 }= { pi times { (31.75 TIMES { 10}^{-2 })}^{2 } } over { 4} = 7.92 TIMES { 10}^{ -2} ㎡acute{Q} `=`773.3`W ,TRIANGLE T`=`289.6`-`191.6`=`98 DEG C ,L`=`4.5-1`=3.5cm이기때문에R`=` {98 DEG C} over {773.3W} `=`0.12 DEG C/Wk`=` {0.035`m} over {0.12` TIMES 7.92 TIMES 10 ^{-2} `} `=`3.68`W/m DEG C? Al 시편TRIANGLE T`=`107`-`78`=`29 DEG C ,L`=`23.5-10`=13.5cm이기 때문에R`=` {29 DEG C} over {773.3W} `=`0.0375` DEG C/Wk`RIANGLE T`=`62`-`35.3`=`26.7 DEG C ,L`=`43-29.5`=13.5cm이기 때문에R`=` {26.7 DEG C} over {773.3W} `=`0.034` DEG C/Wk`=` {0.135`m} over {0.034` TIMES 7.92 TIMES 10 ^{-2} `} `=`50.133`W/m DEG C④ 접촉 열저항 (R_{ t })? Steel 과 Al 사이R_t = { Delta T_b}over{ dot Q}에서TRIANGLE T_{ b }를 구하기위해 접촉지점의 각 시편의 온도를 T-x선도를 이용하여 구한다.접촉지점을4.5`+ { 10-4.5 } over { 2 } =7.25cm이라하면T _{Steel`} =`-28 TIMES 7.25+317.6=114.6 DEG CT _{Al} ```````````````=`-2.1418 TIMES 7.25+128.48=`112.95 DEG Cacute{Q} `=773.3`W 이므로R _{t} `=` {114.6-112.95} over {773.3} `=`0.0021337` DEG C/W? Al 과 Mg 사이접촉지점을23.5+ { 29.5-23.5 } over { 2 } =26.5cm이라하면T _{Al} ``````=`-2.1418 TIMES 26.5+128.48=71.7223 DEG CT _{Mg`} =`-2.1897 TIMES 26.5+126.5=68.47295 DEG Cacute{Q} `=`773.3W 이므로R _{t} `=` {71.72-68.47} over {773.3} `=`0.00420` DEG C/W7.고찰열전도실험을 하면서 지금 배우고 있는 열전달과목을 더 잘 이해할 수 있었다.사용하는 식은 간단하고 쉽지만, 어느 부분에서 T1 T2 값을 정해야하는지 부분에서 시간을 많이 사용하였다. 열전도실험은 비교적 다른 실험보다 쉬웠지만 많이 도움이 되는 실험이었다. 열 저항은 스테인리스 스틸.알루미늄. 마그네슘 순으로 큰걸 알 수 있었고. 열전도율은 반대로 마그네슘 .알루미늄. 스테.

공학/기술| 2021.12.24| 9페이지| 2,500원| 조회(272)

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