[열전달] Combined Convection and Radiation
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- 목차
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1. 서론
2. 실험이론
3. 실험방법
4. 실험결과 및 데이터
5. 토의
6. 결론
7. 참고문헌
- 본문내용
-
2.실험이론
1) 주위의 온도보다 높은 표면이 주위의 온도와 같은 정지한 공기속에 놓여있다면 열은 표면에서 주위로 전달된다. 이 열전달은 공기로의 자연적인 대류(표면과 접촉한 공기는 가열되어 상승하여 밀도가 낮아진다) 와 주위로의 복사의 복합된 결과이다. 이번 실험에서는 열전달을 계산해 내기 위해서 평행한 실린더를 사용한다.
자연적인 대류의 경우 Nusselt number (Nu)는 Grashof number 와 Prandtl number 에 의존하는데 그 관계는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Nu = f(Gr, Pr) and the Rayleigh number Ra = (Gr Pr)
아래에 쓰일 이론적 분석은 VT Morgan이 제안한 자연적인 대류로 인한 열전달에 대한 실험적인 관계식을 이용한다.
만약
Ts = 실린더의 표면 온도 (K)
D = 실린더의 직경 (m)
L = 실린더의 가열된 부분의 길이 (m)
Ta = 에워싸고 있는 공기의 온도 (K)
열이 전달되는 부분 (surface area) As = ( D L) (m2)
자연적인 대류로 인한 열 손실 Qc = Hc As (Ts-Ta) (W)
복사로 인한 열 손실 Qr = Hr As (Ts-Ta) (W)
실린더의 총 열 손실 Qtot = Qc + Qr (W)
평균 복사열 전달 계수 Hrm 은 다음과 같은 관계로부터 구할 수 있다.
Hrm = σξF(Ts4-Ta4)/(Ts-Ta) (W)
Where :
σ = Stefan Boltzman constant σ=56.7X10-9 (W)
ξ = emmisivity of surface (Dimensionless)
F = 1 = View factor (Dimensionless)
The average heat transfer coefficient for natural convection Hcmcan be calculated using the following relationship:
자연적인 대류 열 전달계수 Hcm은 다음과 같은 관계식을 사용해서 구할 수 있다.
Tfilm = (Ts+Ta)/2 ()
β = 1/ Tfilm ()
GrD = g β(Ts-Ta)D3/v2
RaD = (GrD Pr) therfore :
RaD = g β(Ts-Ta)D3Pr/v2
Num = c (RaD)n(From Morgan)
Hcm = (k Num)/D (W)
Where :
Ra = Rayleigh number
Gr = Grashof number
Num= Nusselt number (average)
Pr = Prantl number
g = 중력 가속도 = 9.81
β = 부피 팽창 계수
v = 공기의 동점도
k = 공기의 열전도율
실제 실린더에 공급된 열량 Qin = V I (Watts)
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