[창의설계 프로젝트] 열전대실험
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- 2009.08.19 / 2019.12.24
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- 목차
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1. 실험 목적
2. 실험 개요
3. 실험 내용
4. 실험 결과
5. 토의
6. 참고
- 본문내용
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실험 목적
공학에서 온도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 이 중에서 비교적 방법이 간단하고 측정범위가 넓은 열전대(Thermocouple)를 이용하여 결선법 및 측정방법을 익히도록 한다. 열전대는 1821년 제벡(Thomas Johann Seeback)이 발견한 열전효과(Seeback)를 이용한 것으로 두 종류의 금속 또는 반도체를 접속하여 한쪽이 높은 온도로, 다른 한쪽은 낮은 온도로 유지하면 그 사이에 기전력이 발생하는데 이 효과를 이용하여 온도를 검출하게 된다. 본 실험에서 온도와 기전력을 파악하여 둘 사이의 관계를 파악하고, 나아가 각종 온도계의 측정원리와 그 특성에 대하여 학습하도록 한다.
실험 개요
온도는 입자의 평균 운동 에너지를 나타낸 측정값으로써, 표준 스케일에서는 도(degrees)로 나타낸다. 여러 다른 방식으로 온도를 측정할 수 있는데 그 방법은 기기의 가격 및 정확도 등에 따라 다양하다. 열전대는 비교적 저렴한 가격에 정확한 센서로써, 광범위한 온도 범위에서 작동가능하기 때문에 온도 측정을 위해 가장 보편적으로 사용되는 센서다.
열전대는 두 개의 다른 종류의 금속이 접촉하고 그 접점이 소형의 개방 회로 전압을 생성할 때 만들어진다. 여기서의 열전기적 전압을 제벡(Seebeck) 전압이라고 하며, 이는 1821년에 이 전압을 발견한 토마스 제벡(Thomas Seebeck)의 이름에서 유래되었다. 전압은 온도와 관련하여 비선형적지만 작은 변화의 온도에서, 전압은 거의 선형적이다.
는 전압의 변화, 는 제벡 계수, 는 온도 변화를 나타낸다
열전대는 여러 가지 종류가 있으며 이 같은 종류는 미국 표준 협회 (American National Standards Institute: ANSI)의 협약에 따라 구성요소를 명시하는 대문자로 나타낸다. 열전대 유형에는 J, B, E, K, N, R, S, T가 있다.
이번 실험에서 사용한 열전대는 J형(Iron/Constantan, 0~750℃)이다. J형 열전대는 E형 열전대 다음으로 기전력(EMF) 특성이 높고, 750℃까지의 환원, 비활성, 산화, 또는 진공 분위기에 추천된다. 저렴한 가격으로 다양한 곳에서 사용되고 있다. 그러나 538℃ 이상의 유황 분위기에서 J형의 철소선은 녹이 슬거나 물러지기 때문에 사용할 수 없으므로 T형이 보다 바람직하다.
- 참고문헌
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-「창의설계 프로젝트(2) - 온도측정 실습 : 열전대 실험」
- PNS Webpage (http://www.tjpns.co.kr)
「Thermocouple 종류 및 특징」
- National Instruments Webpage (http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/7204)
「가장 일반적인 측정을 위한 How-To 가이드
- 기계공학연구정보센터 METRIC (http://www.metric.or.kr)
「열전달 개론」
- 두산 엔싸이버 백과사전 (http://www.encyber.com)
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