귀여운 촌아의 작은상자

열역학 1-56.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 1-56

계기 압력계와 액주식 압력계가 부착된 용기가 있을 때, 수은과 물의 액주식 압력계의 유체면 사이의 수직 거리를 구한다.

가정: 용기 내의 압력은 균일하고 일정하다. 액주식 관의 표면장력, 모세관 효과 등은 무시한다.

수은과 물의 밀도는 균일하고 일정하다. 중력 가속도는 일정하다.

풀이: 수은과 물의 밀도는 아래와 같고,

용기 내의 압력은 계기 압력으로 측정되고, 이는 액주식 압력계로 똑같이 측정되므로 각각의 액주식 압력계의 수직 높이는 다음과 같다.

수은:

물:

따라서 두 액주식 압력계의 유체면 사이의 수직 높이 차는 다음과 같다.

열역학 1-54.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 1-54

스프링에 의해 압축되고 있는 피스톤 실린더 내부의 압력을 구한다.

가정: 대기압은 일정하며 피스톤의 질량에 의한 중량과 스프링에 의한 탄성력은 피스톤 내부면에 균일하게 작용한다.

피스톤 실린더는 평형 상태이다.

풀이: 압축된 스프링과 피스톤의 질량에 의한 중량은 피스톤 내부면에 수직 아래 방향으로 작용한다.

따라서 스프링과 피스톤 중량에 의해 실린더 내부에 가해지는 압력은 다음과 같다.

피스톤 실린더는 평형상태이므로 실린더 내부의 압력은 다음과 같다.

열역학 1-53.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 1-53

해수면 아래에 있는 잠수함의 압력을 계산한다.

가정: 대기압은 일정하며 해수면에서 잠수함까지 수심에 따른 바닷물의 밀도는 변화 없이 일정하다고 가정한다.

풀이: 물의 밀도를 부록의 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같다고 할 때,

바닷물의 밀도는 다음과 같다.

따라서 수중 55m에 있는 잠수함에 작용하는 압력은 다음과 같다.

열역학 1-52.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 1-52

해수면 아래에 있는 다이버의 압력을 계산한다.

가정: 대기압은 일정하며 해수면에서 다이버까지 수심에 따른 바닷물의 밀도는 변화 없이 일정하다고 가정한다.

풀이: 물의 밀도를 부록의 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같다고 할 때,

바닷물의 밀도는 다음과 같다.

따라서 수중 30m에 있는 다이버에 작용하는 압력은 다음과 같다.

열역학 1-50.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 1-50

기본 기압계를 이용하여 빌딩의 높이를 구한다.

가정: 공기와 수은의 밀도는 건물의 높이에 따라 변화 없이 일정하고 균일하며, 기압계에 측정된 기압은 일정하다고 가정한다.

풀이: 빌딩의 바닥과 꼭대기의 기압은 각각 다음과 같다.

따라서 빌딩 바닥과 꼭대기의 기압차는 다음과 같으므로

빌딩의 높이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

열역학 1-48.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 1-48

계기압력의 값을 이용하여 절대압력을 구한다.

가정: 대기압과 계기압력은 일정하다.

풀이: 계기압력과 절대압력, 대기압의 관계는 다음과 같다.

그러므로 탱크 내부의 절대압력은 다음과 같다.

열전달 5-23.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 5-23

일정한 열발생이 있는 넓은 우라늄 판의 한 면이 단열되어 있고,

다른 면은 대류가 일어나고 있을 때, 유한차분식을 구하고 절점의 온도를 계산한다.

가정: 우라늄 판은 넓이에 비해 매우 넓으므로 1차원 정상 열전달이다.

우라늄 판의 열적 물성치는 일정하며, 열전달계수는 균일하다.

복사에 의한 열전달은 무시할 수 있다.

풀이: (a) 절점은 0부터 5까지이며 1차원 정상 열전달에 대한 단열 경계면(M=0)과 대류 경계면(M=5)에서 유한차분식은 다음과 같다.

절점 0:

절점 5:

위의 경계면 절점을 제외한 절점은 내부 절점이며 유한차분식은 다음과 같다.

내부 절점:

각 절점에 대한 유한차분식을 간단히 하면 다음과 같다.

(b) 위의 연립 방정식을 계산하면 각 절점의 온도는 다음과 같다.

열전달 5-22.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 5-22

1차원 정상 열전도인 원통형 핀(pin) 모양의 휜(fin)이 외부 공기의 대류에 의한 열전달과 복사에 의한 열전달이 일어날 때,

절점에서의 온도를 구하기 위한 유한차분식을 유도한다.

가정: 핀(pin) 모양 휜(fin)은 반경 방향으로 온도변화가 없으며 휜의 축 방향으로만 온도가 변한다.

휜의 열적 물성치와 대류열전달계수, 외부 공기의 온도, 주위 온도, 방사율 등은 일정하고 균일하다.

휜 끝의 열전달은 무시할 수 있으며, 절점 0의 온도는 휜이 부착되어 있는 면의 온도와 같고 일정하다.

풀이: 핀(pin) 휜(fin)은 1차원 정상 열전도이며 모든 면에서 매질로 들어오는 방향으로 열전달이 일어난다고 하면

절점 1에서 에너지 균형법을 이용한 유한차분식은 다음과 같다.

절점 1:

위 식을 정리하면 다음과 같다.

핀(pin) 휜(fin)의 끝에서는 열전달이 없으므로 절점 2에서 에너지 균형법을 이용한 유한차분식은 다음과 같다.

절점 2:

위 식을 정리하면 다음과 같다.

열역학 1-47.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 1-47

진공계기의 값을 이용하여 절대압력을 구한다.

가정: 기압은 일정하고 균일하다. 수은의 밀도는 균일하고 일정하다.

풀이: 진공압력과 절대압력, 대기압의 관계는 다음과 같고

대기압은 다음과 같다.

그러므로 탱크 내부의 절대압력은 다음과 같다.

열역학 1-46.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 1-46