레포트 Combined convection and radiation 예비레포트

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본문 화학생물공정실험 예비보고서 1번 실험 Combined Convection and Radiation 7조 (월) 2007-12010 김회철 실험일 : 2009년 11월 2일 제출일 : 2009년 11월 2일 1. 서론 만일 접촉해있는 두 계의 온도가 다르다면, 에너지가 온도차에 의해 이동한다. 이 현상을 열전달이라고 하며, 이 현상은 열역학 제 2법칙에 의해 설명될 수 있다. 하지만 열역학에서는 열전달도 방향성에 초점을 맞추지만, 열전달은 interaction의 종류와 구체적 내용, time rate 등의 관점에 더욱 관심이 있다. 열전달은 세 가지 interaction으로 이루어진다고 간단하게 요약할 수 있다. 그 세 가지는 conduction(전도), convection(대류), radiation(복사)로, 이들은 각각 단순화된 model로 rate equation을 유도할 수 있다. 실제 상황들에서는 이 세 가지가 적절하게 섞여서 이루어지게 된다. 그 중 특히, convection과 radiation에 의해 나타내어지는 상황들을 볼 수 있는데, 이 예로는 대기 중에 놓인 고체(주위 공기와 온도가 다른)를 대표적으로 들 수 있다. 고체의 온도가 그렇게 높지 않을 경우에는 고체 주위의 공기가 convection함에 의해 열에너지가 이동하게 되며, radiation은 주된 interaction이 아니게 된다. 하지만, 매우 높은 온도의 고체가 공기 중에 놓여 있다면, 물론 convection에 의한 열전달도 꽤 많겠지만, radiation에 의한 에너지 전달이 주를 이루게 될 것이다. 이번 실험에서는 위에서 예를 든 상황과 개념적으로 일치하는 경우에 대해 여러 각도에서 조작하게 된다. 즉, forced convection이 아닌 natural convection만이 존재할 경우, 열전달에 있어서 온도에 따른 radiation과 convection의 공헌도 변화를 알아보고, 또 이 공헌도 변화가 온도뿐 아니라 어떤 다른 요소에 영향을 받는지, 실험기구에 넣어준 에너지가 radiation과 convection에 의해서 전달된 전체 열에너지와 일치하는지 등에 대해 중점적으로 알아본다. 2. 실험 이론 ⅰ) 열전달 열전달은 열역학의 한 분야라고 볼 수도 있지만, 열역학과는 보는 관점이 다르다. 열전달은 열역학의 bulk개념을 버리는 경우도 있으며, 특히 열역학에는 존재하지 않는 시간 항이 포함되는, 예를 들면 열전달 속도, 내용을 다루는 것 등 많은 부분에서 차이가 있다고 볼 수도 있다. 열전달은 한마디로 요약하자면, '온도차에 의해 일어나는 에너지의 이동' 이라고 정의된다. 한편, Ludwig Boltzmann이 정리한 것과 같이 열전달은 주로 conduction(전도), convection(대류), radiation(복사)의 세 가지 방식의 복합으로 나타낼 수 있다. 우선, conduction의 경우, 에너지는(특히 우리가 관심있는 열에너지) 분자(혹은 원자)의 운동의 활발한 정도로 나타내어질 수 있다는 점에서, 분자들 사이의 충돌로 인해 에너지가 전달되는 방식을 말한다. 다음으로, convection은 유체의 거시적인 운동에 의해 열에너지가 전달되는 것이다. 이 경우, 유체가 운동하기 때문에 전달되는 에너지와 분자 각각이 갖고 있는 무작위운동에 의한 열에너지가 겹쳐서 전달된다. 이 중 분자의 불규칙운동을 제외한 유체운동에 의해서만 전달되는 것을 특별히 fluid convection(유동대류)라고 한다. 또 다른 구분방법으로는 대류가 일어나는 원인에 관한 것으로, 외부적 요인이 작용하여 대류가 발생하면 forced convection(강제대류), 유체 내부의 온도차에 의한 밀도차에 의해 대류가 발생하면 natural convection(자연대류)라고 한다. 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 열전달, 에너지, 실험, 가지, 대류, 운동