[이동현상실험] 자연대류 강제대류 실험[Natural and Forced Convection] 보고서

Natural and Forced Convection

◎ 목적
① 열전달의 한 형태인 대류를 이해한다.
② 자연대류에 있어서 대류 대상물의 시간경과에 따른 온도변화를 기록 관찰함으로 열전달계수와 Grashof, Prandtl Number와의 관계를 조사하고, 그 현상을 이해한다.
③ 강제대류에 있어서 온도와 시간과의 관계를 알아본다.
④ 자연대류와 강제대류의 차이점을 알아본다.

◎ 이론
Heat Convection은 크게 자연대류(Natural Convection)와 강제대류(Forced Convection)으로 나눌 수 있다.

⑴ 대류(Convection)
· 유체의 흐름과 연관된 열의 흐름
· Convection Flux는 표면온도와 유체 온도간의 차에 비례

⑵ 강제대류와 자연대류
· 강제대류 : 흐름이 밀도 차에 무관하며 펌프나 교반기 같은 기계적 장치에 의한 대류
· 자연대류 : 흐름이 밀도 차에 의한 부력 때문이거나, 유체 내 온도 차로 인한 대류

① Newton s Equation

where, : Heat Transfer Coefficient [ ]
전열계수는 Geometry, Physical Property, Flow Velocity, Temperature Profile 등에 따라 변한다.

② 무차원군(Dimensionless Group)
Dimension Analysis로 부터 Nusselt Number, Reynolds Number, Prandtl Number, Grashof Number 등을 구할 수 있는데, 다음과 같이 쓸 수 있다.

where, : 열팽창 계수(Termal Expansion Coefficient)

③ 자연대류(Natural Convection)
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