예비보고서(전도)

목차

1. 실험이론
2. 실험방법
3. 참고문헌

본문내용

실험목적
고체의 열전도도 측정장치를 사용하여 정상상태의 열전달로부터 고체의 열전도도를 측정하고 열전도도 현상에 대한 기초이론과 측정법을 익히며, 열전도도와 열전달 현상을 이해한다.

1. 실험이론
1.1. Fourier의 법칙
전도에 의한 열흐름의 기본관계는 열속과 온도구배간의 비례이다. 즉 이를 Fourier 법칙이라 한다. x방향으로 정상상태 일차원 흐름에 대한 식은 다음과 같다.

<중 략>

1.1. 열전도도
비례상수 k는 열전도도라 하고 해당 물질의 한 물성이다. 이것은 뉴턴점도 μ와 같이 소위 한 물질의 전달 특성 중의 하나이다. 식(1)에서 q/A는 단위 면적당 열유량이고, dT/dx는 온도 구배이며, k는 비례인자이다.
공학단위계에서는 q가 W(watt)또는 Btu/h로, 그리고 dT/dx은 ℃/m또는 ℉/ft로 측정된다. 그래서 k의 단위는 W/m℃ 또는 Btu/h(℉/ft)[즉, Btu/fth℉]이다.
식(5)
Fourier 법칙은 k가 온도구배에 무관하나 온도 자체에는 필연적으로 무관한 것은 아님을 나타내고 있다. 실험에 의해 광범위한 온도구배에서 k의 독립성의 확증되나, 다공성 고체만은 제외된다. 이 다공성 고체는 선형온도 법칙에 따르지 않고, 입자간 복사가 전체 열흐름량에 중요한 몫을 차지하게 된다. 이와 반대로 k는 온도의 함수이나 강함수는 아니다. 좁은 범위의 온도에서 k는 일정하다고 생각할 수 있다. 큰 온도구간에서 k는 다음 형태의 식에 의해 추정할 수 있다.
k = a+bT
여기서, a와 b는 실험상수이다.
대부분 액체의 k는 고체보다 낮고 전형적인 값은 0.17 W/m℃(0.1 Btu/fth℉)이고, 온도 10℃ 상승에 따라 3~4% 감소한다. 물은 예외여서 k=0.5~0.7 W/m℃(0.3~0.4 Btu/fth℉)이고 온도 상승에 따라 정점(최대점)을 통과한다.
기체는 열전도도 값이 작아서 0.007 W/m℃(0.004 Btu/fyh℉)정도이고 공기는 0℃에서 0.024 W/m℃(0.014 Btu/fth℉)이다. 열전도도는 분자량 증가에 따라 또는 온도 증가에 따라 감소하는데, 이는 분자속도와 에너지 분포에 변화가 있기 때문이다.

참고 자료

단위조작(Unit Operations of Chemical Engineering)
화학공학실험
단위조작실험