기계공학 응용실험 - nucleate pool boiling 실험

1. 실험 목적

실험 장치로 공급되는 열량을 점점 올리면서 비등 현상이 일어나는 과정을 관찰하고 대류 열전달 계수를 측정한다.

2.이론적 배경

포화상태와 비등열전달의 형태
고체-액체 경계면에서 고체표면의 온도가 액체의 포화온도 이상으로 상승하면 비등열전달 현상이 일어날 수 있다. 포화온도란 주어진 압력에서 액체의 증발이 일어나는 온도이다. 압력이 변화하면, 포화온도도 상승하여 다음과 같이 변화하게 된다. 비등현상은 pool boiling과 flow b-oilling(강제대류 비등)으로 구분할 수 있다. 강제대류 비등열전달과 pool boilling중에서 풀 비등열전달에 관한 실험장치를 통하여 실험을 할 것이다. 풀 비등열전달은 자유대류, 핵비등, 천이 영역, 막비등열전달 영역으로 구분할 수 있다.

①자유대류 영역

실제로 비등현상이 발생하지 않는 영역으로 포화 온도 이상에서도 비등을 일으키지 못하고, 주로 자연대류에 의하여 열 전달이 일어나는 영역

②핵 비등

포화온도 이상으로 고체 표면의 온도가 상승하면 증기 핵이 형성되어 기포가 발생한 후 고체 표면에서 분리된다. 이러한 분리 운…(생략)

③ 천이 비등

④ 막비등

3. 실험방법

①전원을 켜고 전류를 통과 시켜 열량을 공급한다.

②원하는 압력(151KPa,181KPa)이 될 때까지 냉각수의 유량을 조절한다.

③원하는 포화압력에 도달했을 때, 다시 공급열량을 증가시키고, 냉각수 유량을 조절하여 일정한 압력을 계속 유지시킨다.

④이러한 작업을 반복하면서 각 과정마다 전압, 전류, 증기의 압력, 액체의 온도, 고체(heater)의 표면 온도를 측정한다. ⑤이러한 측정 실험을 새로운 포화의 압력을 선택한 후, 다시 실험을 반복하고 압력차이에 따른 실험 결과들의 차이를 비교하여 본다.

4. 실험 데이터

15.96

6.96