귀여운 촌아의 작은상자

열역학 1-75.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 1-75

열역학 1-73.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 1-73

다유체 용기에 부착된 U자관 끝의 지점에서 계기압력과 동일 압력의 수은 액주 높이를 구한다.

가정: 다유체 용기의 유체들은 서로 섞이지 않으며, 문제에 주어진 액체는 비압축성 액체이다.

관과 용기 내부의 모세관, 마찰 등은 고려하지 않는다.

유체면의 높이와 비중, 압력은 일정하고 균일한 상태이다.

풀이: 다유체 용기를 따라서 A 지점까지 압력에 대한 관계식은 다음과 같다.

위 식을 정리하고 각각의 값을 대입하여 A 지점에서의 계기압력을 계산하면 다음과 같다.

계산된 A 지점에서 동일한 압력이 나타날 수 있는 수은 액주의 높이는 다음과 같다.

열역학 1-72.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 1-72

공기-물-수은의 다유체 용기가 해수 파이프에 연결되어있고,

해수-수은 유체면이 공기의 압력변화로 인해 일정 높이만큼 하강할 때 다유체 용기면과 파이프의 단면적 비를 구한다.

가정: 다유체 용기의 유체들은 서로 섞이지 않으며, 물, 수은, 해수는 비압축성 액체이다.

관과 용기 내부의 모세관, 마찰 등은 고려하지 않는다. 유체면의 높이와 주어진 조건은 일정하고 균일한 상태이다.

풀이: 다유체 용기의 공기에서부터 해수 파이프까지 높이 변화 전후의 압력에 대한 관계식은 다음과 같고,

압력 변화 전

압력 변화 후

압력 변화 전의 식을 압력 변화 후의 식으로 빼면 다음과 같다.

이때 액체들은 비압축성 유체이므로 수은과 물의 부피는 일정하므로

해수-수은 계면을 하강에 대한 다유체 용기 안의 물-수은 계면과의 관계식은 다음과 같다.

따라서 위 식들을 정리하면 다음과 같고,

각각의 값을 대입해서 면적비를 계산하면 다음과 같다.

열전달 5-35.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

Fundamentals and Applications

-YUNUS A. CENGEL

-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

McGraw-Hill

문제 5-35

핀(pin) 모양 휜(fin)이 부착된 뜨거운 표면이 주위로 정상상태 하에 냉각될 때, 유한차분식과 휜을 따르는 절점 온도와 열전달률 등을 구한다.

가정: 휜의 길이 방향에 따른 열전달은 1차원 정상 열전달이다. 열적 물성치와 주위 온도, 판의 온도는 일정하고 균일하다.

풀이: 원통형 휜을 따른 절점과 절점에 따른 휜 단면과 대류 표면은 아래와 같다.

(a) 원통형 휜 한 개에 대한 유한차분식은 다음과 같다.

 (b) 위 연립 방정식을 풀면 휜을 따른 절점의 온도는 다음과 같다.

(c) 휜 한 개에서 주위로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

(d) 판의 1mＸ1m부분으로부터의 열전달률은 휜과 휜이 부착되지 않은 면에서의 열전달률의 합이므로 다음과 같다.

따라서 각각의 값을 계산하면 전체 휜으로부터의 열전달률은 다음과 같다.

열전달 5-34.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

Fundamentals and Applications

-YUNUS A. CENGEL

-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

McGraw-Hill

문제 5-34

특정 온도의 수직 판에 직사각형 알루미늄 휜이 부착되어 있을 때, 유한차분식과 절점의 온도, 열전달률을 구한다.

가정: 휜의 단면을 따른 열전달은 1차원 정상 열전달이다. 열적 물성치와 주위 온도, 수직 판의 온도는 일정하고 균일하다.

풀이: (a) 직사각형 알루미늄 휜 한 개에 대한 유한차분식은 다음과 같다.

Node 0:

Node 1:

Node 2:

Node 3:

Node 4:

(b) 위 연립 방정식을 풀면 휜을 따른 절점의 온도는 다음과 같다.

(c) 휜에서 주위로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

(d) 부착된 휜 전체로부터의 열전달률은 휜과 휜이 부착되지 않은 면에서의 열전달률의 합이므로 다음과 같다.

따라서 각각의 값을 계산하면 전체 휜으로부터의 열전달률은 다음과 같다.

열전달 5-33.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

Fundamentals and Applications

-YUNUS A. CENGEL

-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

McGraw-Hill

문제 5-33

끓는 물에 담긴 사각 단면의 스푼을 사각 단면의 휜으로 생각하여 유한차분식과 스푼 끝의 온도, 열전달률을 구한다.

가정: 스테인리스 강 스푼의 노출된 부분은 사각 단면의 막대이며, 길이 방향에 따른 1차원 정상 열전달이다.

주어진 열적 물성치는 모두 일정하고 균일하다.

풀이: (a) 절점 간격 Δx가 3cm이므로 절점은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 이며, 절점 0인 지점은 끓는 물에 잠긴 부분으로 온도가 일정하다.

따라서 에너지 균형법을 적용한 유한차분식은 다음과 같다.

(b) 위의 방정식에 아래의 값을 대입하고

EES를 이용하여 연립방정식을 풀면 절점의 온도는 다음과 같다.

(c) 스푼의 노출된 표면으로부터의 열전달률은 다음과 같다.

열역학 1-71.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 1-71

공기 파이프에 2유체 마노미터가 부착되어 있을 때, 비중을 모르는 하나의 유체를 구한다.

가정: 마노미터의 유체는 비압축성 액체로 가정하며, 관 내부의 모세관, 마찰 등은 고려하지 않는다.

유체면의 높이와 공기 파이프의 압력, 대기압 등은 균일하고 일정하다.

풀이: 마노미터를 따라 압력에 대한 식은 다음과 같다.

따라서 위 식을 정리하면 다른 유체의 비중은 다음과 같다.

각각의 값을 대입하여 계산하면 아래와 같다.

열역학 1-70.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 1-70

상부가 두 부분으로 나누어져 있는 수조 탱크에 밀도를 모르는 유체와 물이 채워져 있을 때, 밀도를 모르는 유체의 밀도를 구한다.

가정: 수조에 담겨 있는 유체들은 비압축성 유체로 가정하며, 유체면의 높이는 평형상태이다. 미지의 액체와 물은 섞이지 않는다.

풀이: 수조의 구조는 U자 관의 구조와 같은 것으로 생각할 수 있고, 수조의 유체면의 높이는 일정하게 유지되고 있으므로 식은 다음과 같다.

따라서 유체의 밀도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

열역학 1-69.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 1-69

탱크에 연결된 수은주의 높이차를 구한다.

가정: 공기를 제외한 유체는 비압축성 물질로 가정한다. 관 내부의 모세관, 마찰 효과 등은 고려하지 않는다.

유체면의 높이는 평형상태이다. 유체의 비중과 대기압, 중력 가속도 등은 일정하고 균일하다.

풀이: 물의 밀도가 1000kg/m3일 때 관을 따라 압력에 대해 식을 세우면 다음과 같다.

따라서 수은주의 높이에 대해 식을 정리하면 다음과 같다.

그러므로 수은주의 높이는 다음과 같다.

열역학 1-68.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 1-68

탱크에 연결된 수은주의 높이차를 구한다.

가정: 공기를 제외한 유체는 비압축성 물질로 가정한다. 관 내부의 모세관, 마찰 효과 등은 고려하지 않는다.

유체면의 높이는 평형상태이다. 유체의 비중과 대기압, 중력 가속도 등은 일정하고 균일하다.

풀이: 물의 밀도가 1000kg/m3일 때 관을 따라 압력에 대해 식을 세우면 다음과 같다.

따라서 수은주의 높이에 대해 식을 정리하면 다음과 같다.

그러므로 수은주의 높이는 다음과 같다.