기계공학 응용실험 - nucleate pool boiling 실험

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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 운동에 의해 표면 근처에서 유체의 격렬한 혼합현상이 이루어져서 열전달계수와 열전달량이 증가된다. 액체의 포화온도와 고체표면 온도의 온도차이가 클수록 기포가 증가하여 기포의 충돌과 합착이 이루어져 대량의 증기가 활발하게 운동하면서 열전달이 크게 촉진된다.
③ 천이 비등
기포형성이 급격히 일어나서 증기 막이 고체표면에서 형성되기 시작한다. 표면의 어느 점에서나 부분적으로 막 비등과 핵 비등이 발생하고 불안정한 현상으로 진동하고, 액체와 표면과의 온도차이가 클수록 막에 의해 데우는 면적은 증가하며, 증기의 열전도계수는 액체보다 대단히 작으므로, 열전달 능력이 급격히 감소한다.
④ 막비등
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