복사 열전달 계수 측정

2005년 기계공학실험2 복사열전달 실험 Lab. manual복사 열전달 계수 측정1.실험 목적열전달의 종류에는 전도, 대류, 복사가 있다.전도나 대류는 어떤 물질에서 온도 구배가 존재할 때 일어나는 것이고 복사는 고체나 유체 등의 중간 매질을 거치지 않고 공간내에서 빛이나 전자기파 등의 형태로 열이 전달되는 것이다.이러한 복사는 태양에너지의 전달, 연소, 전열기와 난로 등에서 쉽게 찾아볼 수 있다.이번 실험은 복사의 원리를 이해하고 거리를 달리하며 전달되는 복사 에너지의 양을측정함으로써 열유속(heat flux) 의 복사 특성을 결정하는 인자들을 이해하는데 그 목적이있다.2.관련이론진공에 둘러싸인 고체를 고려할 때 진공이므로 이 고체 표면에서의 전도나 대류에 의한 열손실은 일어나지 않는다.그러나 이 고체는 주위와 열적인 평형 상태에 도달하게됨을 알 수 있다.이것은 고체 내부의 에너지가 감소됨을 의미하고 이는 고체 표면에서의 열복사에 의한 방사(emission) 의 직접적인 결과이다.한 물체에서 방사되는 복사 에너지는 Maxwell 의 전자파이론에 따라 전자기파(electromagnetic wave) 의 형태로 또는Plank 의 가설에 따라 광자(photon) 나 양자(quantum)의 입자에 의한 공간내의 투과로 보는 두 가지 개념이 모두 응용된다. 복사는 노출된 표면으로부터 약 1μm이내의 분자들로부터 나온다.그러므로 고체나 액체로 부터의 방사는 표면적인 현상으로 간주 될 수 있다. 태양에서 나온 복사 에너지는 일부는 지구 대기권에서 반사 또는 흡수된다.복사 에너지가 감소되지 않는 경우는 진공 중에서 뿐이다. 그러나 대기권은 수 백 km에 이르는공기덩어리이고 실내에서 작은 거리내의 공기에 의한 복사 에너지의 감소는 매우 작다,표면에서 방사된 복사 에너지는 크게 두 가지에 의해서 달라지는데 첫째는 표면의 성질과 온도이다. 온도에 따라 복사의 크기와 파장의 스펙트럼 분포가 달라지게 된다.둘째는 방향성과 관계된다.그러나 우리가 도입하는 흑체의 개념에는 복사를 온도나 파장의함수로 보고 방향에는 무관하다고 여긴다. 즉, 흑체는 확산 방사체로 간주된다.이번 실험에서는 두 물체 사이에서 온도차에 의한 전자기복사, 즉 열복사 (thermalradiation) 을 주로 다루게 된다.3.관련 방정식σ: 완전 흑체에서 방출되는 에너지 (kcal/m 2 h)εσ: 단위면적당 복사되는 에너지 (kcal/m 2 h)

εσ: Total emmisivity of surface at given temperature ofsurface(Mean effectivity emmissivity): shape factorσ (kcal/m 2 hK 4 ) : Stefan-Boltzmann constant(kcal/m 2 h/mV) : radiometer calibrated sensitivity constant4.실험 방법(1) 실험장치를 고정시킨다.(2) radiometer assembly, conical shield, specimen heating device 를 정렬시킨다.(3) 기준온도까지 예열한다.(4) , 을 측정한다.(5) 거리를 바꾸어 위의 과정을 반복한다.(6) 측정값에 의하여 열 유속을 계산한다.(7) 평균 방사율(emissivity) 을 구한다.5.실험 장치Radiation Heat Transfer Experimental ApparatusMODEL : RHT-425DElectricTermocouplet 2RadiometerassemblyConical ShieldHeater UnitTermocouplet 1On/OffSwitchIndicatorTemperatureRegulator▶Study of Stefan Boltzmann's Law, Kirchhoff's Law and Plank's Law.▶Measurement of the rate of radiation heat transfer and geometric view factor.

6.결과및고찰6.1 다음 용어를 설명하시오.1 전도 열전달 (conduction)2 대류 열전달 (convection)3 복사 열전달 (radiation)4 반사율 (reflectivity)5 투과율 (transmissivity)6 흡수율 (absorptivity)7 방사율 (emissivity)8 흑체 (black body)9 써모파일 (thermopile)10 열전대 (thermocouple)11 형상계수 (shape factor)12 보정 (calibraton)6.2 다음 데이터 표를 완성하시오.SAMPLEMaterial Rs(mm) H(mm)SUS 80 2ε

6.3 이 실험을 통해서 알게 된 것과 궁금하게 된 것을 쓰시오.7. 부록 : μV-temperature correlation for C.A thermocouple담당조교 : 강석민연구실 : 407호실험실 : 408호보고서제출 : adamas124@dankook.ac.kr