[열 물질전달 설계] 보온병의 열 전달적 원리

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2011.03.23 / 2019.12.24
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목차: 목 차

1. 서론
1.1 보온병 선택 이유
1.2 보온병의 탄생 과정
1.3 보온병이란?

2. 본론
2.1 보온병의 구조
2.2 보온병의 열역학적 원리
2.3 보온병 특허
2.3.1 에어로겔 단열재가 내장된 보온병
2.3.2 가열수단이 구비된 휴대용 보온병
2.3.3 휴대용 충전전기 가열 진공 보온병
2.3.4 투명재질 유리막 형성 보온병
2.4 보온병 제작 방법
2.4.1 세부 설명
2.5 보온병이 둥근 이유
2.5.1 경제성과 효율성
2.5.2 과학적 이유

3. 결론
4. 참고문헌

본문내용: 보온병은 위 그림과 같이 대개 유리병이나 스테인리스 스틸의 이중 구조로 되어 있다. 그리고 금속 케이스 안의 유리병 안에 거울 면 처리가 된 크기가 약간 다른 작은 유리병이 들어 있다. 즉, 금속 케이스 안에 크기가 다른 유리병 2개가 있는 셈이다.

먼저 열을 전달하는 방법에는 크게 전도, 대류, 복사의 세 가지가 있다. 각각의 경우는 아래와 같이 수식화 시킬 수 있다.

① 전도 : ( Fourier 법칙 )
② 대류 : ( Newton의 cooling 법칙 )
③ 복사 : ( Stefan-Boltzman의 법칙 )
이제 보온병에 뜨거운 물을 붇는다고 하자. 그러면 가장 내부에서부터 열전달이 시작될 것이다. 이 작은 병의 내부는 은도금을 하여 거울의 구실을 하게끔 되어있다. 이러한 은도금을 하는 이유는 복사열을 차단하기 위해서이다. 즉, 은도금이 거울의 역할을 하여 이 거울이 빛과 함께 열도 반사하는 것이다. 난로 뒤편에 거울 같은 반사판이 달려 있는 것과 같은 원리이다.

그림2. 난로에서 볼 수 있는 반사판

이 뒷부분으로 가려는 복사열을 거울면이 앞부분으로 다시 반사시켜 열의 낭비가 없도록 하는 것이다.
은도금 거울은 보온병에 담긴 물체의 복사열을 병 안에서 무한히 반사시켜 열이 바깥으로 투과할 수 없도록 만듦으로써 열을 보존하여 병 바깥으로 빠져 나가지 못하게 한다.
또한 보온병의 바깥 금속 케이스 부분에도 은도금 거울을 입히게 되는데 이는 역시 바깥에서 복사열이 안으로 들어오지 못하게 하려는 의도이다.

이 은도금 거울을 통해 복사열을 차단시킬 수는 있지만 여전히 전도와 대류는 작은 유리병의 벽을 통해 일어나게 된다. 그렇기 때문에 진공이 단열재 역할을 하게 된다. 두 유리병 사이는 진공으로 되어 있어 물질을 매개로 전달되는 방식인 “전도”라는 방법으로 열이 새어나가는 것을 막아준다. 또 이중유리병 사이가 진공이므로 공기의 순환 즉, 대류로 인해 열이 손실되는 것도 막을 수 있다. 다시 말해 열의 전

참고문헌: 4. 참고문헌
[1] http://ipcp.edunet4u.net/~stu/sci/s42_372.htm
[2] 단위조작
[3] 조지루시 보온병 http://www.zojirushi.co.kr
[4] 특허 / 에어로겔 단열재가 내장된 보온병 / 등록번호 200434987 / 한국특허정보원
[5] 특허 / 휴대용 온도제어전기 보온병 / 출원번호 1020070099361 / 한국특허정보원
[6] 특허 / 가열수단이 구비된 휴대용 보온병 / 출원번호2020030036589 / 한국특허정보원
[7] 특허 / 투명재질 유리막 형성 보온병 / 등록번호 200347036 / 한국특허정보원

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