귀여운 촌아의 작은상자

3-39.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 3-39

문제 3-38을 고도가 1500m에서의 압력에서 다시 계산한다.

가정: 스테인리스 스틸 냄비에는 순수한 물만 들어있으며 끓는 상태이다. 주어진 고도에서 대기압은 84.5kPa이다.

풀이: 스테인리스 스틸 냄비 안의 물은 84.5kPa에서 끓고 있고 이때 물의 비등 온도는 95℃이므로 온도에 대한 포화-물 표 TABLE A-4 Saturated water-Temperature table을 참고하면 증발엔탈피는 다음과 같다.

이때 버너에 의해 발생된 열의 60%가 비등하는 물에 전달되므로 물로 전달되는 에너지는 다음과 같고,

물의 증발률은 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-29.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 3-29

풀이: 부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면 -8℃에 대한 포화압력은 다음과 같다.

문제에 주어진 압력 포화압력보다 높으므로 압축액 상태이다.

문제에 주어진 압력은 포화압력보다 조금 높으므로 포화액 상태로 근사할 수 있으므로 비체적은 다음과 같다.

부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면

30℃에서 포화액과 포화증기에 대한 비체적은 다음과 같다.

문제에 주어진 비체적은 포화액과 포화증기에 대한 비체적 값의 사이에 있으므로 포화 액-증기 혼합물 상태이다.

따라서 포화압력은 TABLE A-11을 참고하여 다음과 같다.

주어진 R-134a의 상태는 포화증기 상태이므로 부록의 압력에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Pressure table 표 TABLE A-12를 참고하면

180kPa에 대한 포화온도는 다음과 같고,

포화증기의 비체적은 다음과 같다.

부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면 80℃에 대한 포화압력은 다음과 같다.

문제에 주어진 압력은 포화압력보다 낮으므로 과열증기 상태이다. 따라서 부록의 R-134a 과열증기 Superheated refrigerant-134a 표를 참고하여

80℃, 0.6MPa에서의 비체적은 다음과 같다.

열역학 3-28.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 3-28

풀이: 건도 Quality가 주어져 있으므로 포화 액-증기 혼합 saturated liquid-vapor mixture 상태이므로

부록에 있는 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면 포화온도 Saturated temperature는 다음과 같고,

포화 액-증기 혼합 saturated liquid-vapor mixture 상태의 엔탈피는

건도와 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면 다음과 같이 계산된다.

상태량 표 및 도표 부록 TABLE A-4의 온도에 대한 포화 물 표 Saturated water-Temperature table를 참고하면 140℃에서의 엔탈피는 다음과 같다.

문제에 주어진 엔탈피는 포화액과 포화증기 사이의 값으로 포화 액-증기 혼합 saturated liquid-vapor mixture 상태라고 할 수 있으므로 포화압력은 다음과 같고,

포화 액-증기 혼합물의 건도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

주어진 건도가 0.0이므로 포화액 상태이다.

따라서 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면 950kPa에서의 포화온도와 포화액에 대한 엔탈피는 다음과 같다.

부록 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면 500kPa에서의 포화온도는 다음과 같고,

문제에 주어진 온도보다 높으므로 압축액 상태이다.

부록 TABLE A-7의 물의 압축액 Compressed liquid water 표를 참고하면 주어진 압력은 매우 낮으므로 포화액으로 근사화 할 수 있다.

따라서 부록 TABLE A-4의 온도에 대한 포화 물 표 Saturated water-Temperature table를 참고하면 엔탈피는 다음과 같다.

부록 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면 800kPa에서의 포화액과 포화증기에 대한 엔탈피는 각각 다음과 같고,

문제에 주어진 엔탈피보다 낮으므로 과열증기 Superheated vapor 상태이다.

따라서 과열 수증기 Superheated water 표 TABLE A-6을 이용하면 800kPa, 3162.2kJ/kg에서의 과열 수증기의 온도는 다음과 같다.

열역학 3-26.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 3-26

풀이: 상태량 표 및 도표 부록 TABLE A-4의 온도에 대한 포화 물 표 Saturated water-Temperature table를 참고하면

50℃에서의 포화액과 포화증기에 대한 비체적은 각각 다음과 같다.

문제에 주어진 비체적 Specific volume은 두 상태의 사이에 있으므로 포화 액-증기 혼합 saturated liquid-vapor mixture 상태이며,

압력은 포화압력 Saturated pressure인 12.352kPa이다.

문제에 주어진 상태가 포화증기 Saturated vapor이므로

상태량 표 및 도표 부록 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면

200kPa에서의 포화온도 Saturated temperature와 비체적 Specific volume은 다음과 같다.

상태량 표 및 도표 부록 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면

400kPa에서의 포화온도 Saturated temperature는 다음과 같다.

문제에 주어진 온도는 포화온도보다 높으므로 주어진 상태는 과열증기 Superheated vapor 상태이다.

따라서 부록의 TABLE A-6의 과열 수증기 Superheated water 표를 참고하면 비체적 Specific volume은 다음과 같다.

상태량 표 및 도표 부록 TABLE A-5의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table를 참고하면

500kPa에서의 포화온도 Saturated temperature는 다음과 같다.

문제에 주어진 온도는 포화온도보다 낮으므로 압축액 Compressed liquid 상태이다.

따라서 부록의 TABLE A-7의 압축액 Compressed liquid water 표를 참고하면

문제에 주어진 압력은 압축액 표에 주어진 압력보다 매우 낮으므로 포화액으로 근사화 할 수 있다.

그러므로 TABLE A-4의 온도에 대한 포화 물 표 Saturated water-Temperature table를 참고하면

110℃에서의 비체적 Specific volume은 다음과 같다.

열역학 2-104.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 2-104

태양 복사에너지가 입사되고 있는 우주 공간의 우주선에 방사된 복사에너지와 흡수된 태양 에너지가 같을 때, 우주선의 표면 온도를 계산한다.

가정: 문제에 주어진 열전달 과정은 정상 상태이다.

주어진 열적 물성치는 일정하고 균일하며, 태양 복사에너지와 우주선의 표면 온도는 일정하다. 우주 공간은 0K로 가정한다.

풀이: 우주선이 흡수하는 태양 복사에너지는 다음과 같고,

우주선이 방사하는 복사에너지는 다음과 같다.

이때 방사된 복사에너지와 흡수된 태양에너지가 같으므로 우주선 표면 온도는 다음과 같다.

열전달 5-54.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 5-54

정사각형과 직사각형 단면의 긴 고체 봉에서 절점에 따른 유한차분식과 절점 별 온도를 계산한다.

가정: 정상 2차원 열전달이며, 열발생은 없다. 주어진 온도는 일정하다.

풀이: (a) 주어진 절점을 고려해 볼 때, 절점 2와 절점 3의 온도가 같다.

반사 상 개념을 이용하여 열발생이 없는 내부 절점에서의 유한차분식을 구하면 다음과 같다.

따라서 위의 유한차분식을 정리하고 절점의 온도를 구하면 다음과 같다.

(b) 주어진 절점을 고려해 볼 때, 절점 1과 절점 2의 온도가 같고, 절점 3과 절점 4의 온도가 같다.

단열된 면에 반사 상 개념을 적용하여 열발생이 없는 내부 절점에서의 유한차분식을 구하면 다음과 같다.

따라서 위의 유한차분식을 정리하고 절점의 온도를 구하면 다음과 같다.

열전달 5-53.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 5-53

네 면의 온도가 주어진 정사각형 단면의 긴 고체에서의 유한차분식과 주어진 절점에서의 온도를 구한다.

가정: 정상 2차원 열전달이며, 열발생은 없다. 주어진 온도는 일정하다.

풀이: 주어진 절점을 고려해 볼 때, 절점 1, 절점 3, 절점 7, 절점 9의 온도가 같고, 절점 2, 절점 4, 절점 6, 절점 8의 온도가 같다.

따라서 열발생이 없는 내부 절점의 유한차분식은 다음과 같다.

그러므로 각 절점에 대한 유한차분식은 다음과 같다.

위 연립방정식을 정리하고 각 절점에 대한 온도를 계산하면 다음과 같다.

열전달 5-52.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 5-52

단면 그림이 주어진 긴 고체 봉의 절점 별 온도를 계산한다.

가정: 정상 2차원 열전달이며, 열발생은 없고, 열전도도와 절점 간격은 일정하다. 복사 열전달은 고려하지 않는다.

풀이: (a)의 절점을 고려해 볼 때, 절점 1과 절점 5를 기준으로 열적 대칭임을 알 수 있다.

따라서 절점 2와 절점 3에서의 온도가 같고, 절점 4와 절점 6에서의 온도가 같다.

또한 아래 부분의 단열된 면도 반사 상 개념을 적용하여 열발생이 없는 각 절점에서의 유한차분식은 다음과 같다.

위 연립방정식을 정리하면 다음과 같고,

각 절점의 온도를 계산하면 다음과 같다.

(b)의 절점을 고려할 때, 절점 1과 절점 4에서의 온도와 절점 2와 절점 3에서의 온도가 서로 같다.

또한 단열된 면도 반사 상 개념을 적용하여 열발생이 없는 갈 절점에서의 유한차분식을 세우면 다음과 같다.

그러므로 위의 연립방정식을 정리하고 절점의 온도에 대해 계산하면 다음과 같다.

열전달 5-51.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 5-51

네 면에서의 온도가 주어진 정사각형 단면에서의 유한차분식과 Gauss-Seidal 반복법을 이용하여 절점 별 온도를 계산한다.

가정: 정상 2차원 열전달이며, 열발생은 없다.

풀이: (a) 열발생은 없고 주어진 절점은 모두 내부 절점으로 유한차분식은 다음과 같다.

따라서 각 절점에 대한 식은 다음과 같다.

(b) 각 절점에 대해 양함수법의 유한차분식으로 표현되어 있으므로 Gauss-Seidal 반복법으로 계산하면 다음과 같다.

Initial

Value 250     250     250     250

1     275.0      200.0     325.0     250.0

2     281.3     206.3     331.3     256.3

3     284.4     209.4     334.4     259.4

4     285.9     210.9     335.9     260.9

5     286.7     211.7     336.7     261.7

6     287.1     212.1     337.1     262.1

7     287.3     212.3     337.3     262.3

8     287.4     212.4     337.4     262.4

9     287.5     212.5     337.5     262.5

10     287.5     212.5     337.5     262.5

그러므로 각 절점 별 온도는 다음과 같다.

열역학 2-85.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 2-95