AFT100 정상 및 비정상 상태 열전도 실험 장비 — 교육용 장비 및 직업 훈련 장비1 설명
열전도는 고체, 액체, 기체 매질 내의 개별 분자들 사이에서 온도 차이에 의해 발생하는 열의 이동 현상입니다. 정상 열전도(Steady heat conduction)란 열을 지속적으로 공급함으로써 열 이동이 영구적이고 균일하게 유지되는 상태를 지칭하는 용어입니다. 반면 과도 열전도(Transient heat conduction)의 경우, 물체 내부의 온도 분포는 위치와 시간에 따라 변화합니다.
열전도율(λ)은 재료의 온도에 따라 달라지는 고유 물성치로서, 재료 내의 한 지점에서 열이 얼마나 효과적으로 전파되는지를 나타냅니다.
본 장비는 정상 열전도와 과도 열전도 현상을 모두 연구하는 데 활용될 수 있습니다. 훈련 장치는 열원과 열흡수원(Heat sink)으로 구성되며, 그 사이에 서로 다른 금속으로 제작된 원통형 시편들이 삽입됩니다. 각 시편에는 총 12개의 온도 측정 지점이 설치되어 있습니다. 이 온도 측정 지점들은 시편의 온도 분포에 미치는 영향을 최소화하도록 설계되었으며, 이를 통해 시편의 핵심부 온도를 정확하게 측정할 수 있습니다.
열원은 전기 가열 방식의 온수 순환 회로로 구성됩니다. 전자 제어 장치가 내장되어 있어 가열수의 온도를 항상 일정하게 유지해 줍니다. 열흡수원은 냉각수 순환 시스템을 통해 구현됩니다. 또한, 고가(高架) 수조를 설치하여 냉각수의 유량을 항상 일정하게 유지할 수 있도록 설계되었습니다.
냉각수의 유량을 적절히 조절함으로써 급격한 온도 변화(Temperature jump) 상황을 인위적으로 재현할 수 있습니다. PC를 활용하면 시편 내부의 과도 온도 분포가 시간 및 위치에 따라 어떻게 변화하는지를 실시간으로 시각화하여 확인할 수 있습니다. (참고: 본 제품의 판매 가격에는 PC가 포함되어 있지 않습니다.)
시편 및 가열/냉각수의 온도, 그리고 전기 가열 출력과 냉각수 유량 등의 측정값은 제어반(Switch cabinet)의 디지털 디스플레이를 통해 수치로 표시됩니다. 또한, 이 모든 데이터는 USB 인터페이스를 통해 PC로 실시간 전송되며, 함께 제공되는 전용 소프트웨어를 사용하여 상세하게 분석할 수 있습니다. 측정된 데이터를 바탕으로 해당 재료의 열전도율(λ)을 산출해 낼 수 있습니다.
2 기술 사양
세부 내역
금속 재료의 정상 및 과도 열전도 현상 연구
열전도율(λ) 측정 및 산출
전기 제어 방식의 온수 순환 회로를 열원으로 사용
PID 제어 기능이 탑재된 전기 히터 장착
일정한 냉각수 유량 유지를 위한 오버플로(Overflow) 기능의 고가 수조 설치
5가지 서로 다른 금속 재료로 제작된 시편 제공
냉각수의 온도 및 유량 측정 기능
디지털 디스플레이 표시 항목: 전기 가열 출력, 각종 온도값, 냉각수 유량
Windows 7, 8.1, 10 운영체제 환경에서 USB를 통한 데이터 수집 및 분석용 소프트웨어 제공
3 기술 제원
히터
출력: 800W
온도: 20…85°C
시료 (Ø 40mm)
3개 × 450mm (구리, 알루미늄, 황동)
2개 × 300mm (강철, 스테인리스강)
가열 탱크: 약 2L
냉각 탱크: 약 0.5L
상부 탱크: 약 6L
온도 센서
12개 × 열전대(Type K) (시료를 따라 배치)
2개 × Pt100 (냉각수 내)
1개 × Pt100 (가열수 내)
측정 범위
온도: 14개 × 0…100°C
전력: 0…1000W
유량: 0.1…2.5L/min
230V, 50Hz, 단상
230V, 60Hz, 단상 / 120V, 60Hz, 단상
UL/CSA 인증 (선택 사양)
