온도실험결과레포트

소개글

1. Abstract

이 실험은 고체면의 열전달률(heat transfer rate)을 촉진시키기 위해서 사용되는 Fin의 특성에 대해서 알아보고, 열전대(Thermocouple)와 온도에 따라 색상이 변하는 액정(TLC)을 이용하여 실제로 Fin의 열전달 분포를 측정하는 실험이다. 실제 Fin의 형상은 3D이지만, Fin의 두께가 매우 얇고 기부의 열원이 평행하게 이동한다고 가정하여 우리는 Fin의 열전달 분포를 1차원적으로 해석하였다. 이러한 가정이 크게 어긋나지 않음을 1차원 Analytical Solution과 2차원 FDM 해석 사이에 큰 차이가 없음을 통해 보였으며, 이렇게 나온 Fin의 온도 분포를 통해 우리는 Fin의 유효성과 효율성에 대해 검증을 할 수 있었다. 특히 열전도도가 다른 두 개의 Fin을 사용하여 실험함으로써 열전도도에 따른 온도 분포의 차이도 확인해 볼 수 있었다.

목차

1. Abstract

2. Assumption

3. 이론적 배경(Theoretical Backgrounds)
Ⅰ. Fin
Ⅱ. 열전대
Ⅲ. TLC

4. 실험순서(Procedure)

5. 사용 Software

6. Data & Results
Ⅰ. 1-D temperature profile with analytical solution
Ⅱ. 1-D temperature profile with TLC(polynomial fitting)
Ⅲ. 1-D temperature profile with Thermocouple
Ⅳ. Fin의 온도 분포 Graph
Ⅴ. Fin Effectiveness & Fin Efficiency
7. Discussion
8. References
[첨부] Matlab Source Code

본문내용

1. Abstract

이 실험은 고체면의 열전달률(heat transfer rate)을 촉진시키기 위해서 사용되는 Fin의 특성에 대해서 알아보고, 열전대(Thermocouple)와 온도에 따라 색상이 변하는 액정(TLC)을 이용하여 실제로 Fin의 열전달 분포를 측정하는 실험이다. 실제 Fin의 형상은 3D이지만, Fin의 두께가 매우 얇고 기부의 열원이 평행하게 이동한다고 가정하여 우리는 Fin의 열전달 분포를 1차원적으로 해석하였다. 이러한 가정이 크게 어긋나지 않음을 1차원 Analytical Solution과 2차원 FDM 해석 사이에 큰 차이가 없음을 통해 보였으며, 중간보고서에서 자세히 밝힘
이렇게 나온 Fin의 온도 분포를 통해 우리는 Fin의 유효성과 효율성에 대해 검증을 할 수 있었다. 특히 열전도도가 다른 두 개의 Fin을 사용하여 실험함으로써 열전도도에 따른 온도 분포의 차이도 확인해 볼 수 있었다.

2. Assumption

실험 Data를 분석함에 있어서 사용한 기본적인 가정들과 여러 가지 물성치들은 다음과 같다.

(1) Steady-State (정상상태)
(2) Energy generation & storage = 0 (Fin 내부에서 열의 발생이나 손실이 없다)
(3) Fin 형상 : 100㎜×300㎜×2㎜ 의 Rectangular Fin ( 재질 : Cu, Al )
(4) Properties 「Introduction to heat transfer」(F. P. Incropera, D. P. Dewitt)

3. 이론적 배경(Theoretical Backgrounds)

Ⅰ. Fin

고정된 벽면온도(Ts)를 갖는 고체 벽면에서의 대류에 의한 열전달률(q)는 다음과 같이 표현된다.
q = hA(Ts-T∞)
이때 h는 대류 열전달 계수, A는 냉각면의 면적, T∞는 유체의 온도이다 .여기서 열전달률을 증가시키기 위해서 h를 증가시키거나 T∞를 감소시킬 수 있으나, 이러한 방법들은 부가적인 동력을 요구하기 때문에 현실적으로 불가능할 경우가 대다수이다.

참고 자료

Introduction to heat transfer/F.P.Incropera, D.P.DeWitt
길잡이 열전달의 기초, 문운당, 김찬중 저
Matlab 입문과 활용, 높이깊이, 김용수 저
Matlab(The Language of Technical Computing), The Math Works