열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition 연습문제 2-144

열전달 2-144.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

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2-144

 

굴뚝은 원통형이며 반경반향으로 1차원 정상 열전달이다.

배기가스로부터 내부면으로 전달되는 열유속은 균일하고 일정하다고 가정한다.

또한 태양 복사는 외부면 전체에 일정하고 고르게 조사되며 주위 공기로의 대류와 복사 또한 일정하고 균일하다.

 

굴뚝 내부 및 외부면의 넓이는 다음과 같다.

배기가스가 굴뚝을 지나면서 내부면에 전달하는 열유속은 다음과 같다.

외부면에 태양복사와 대기로 부터의 열유속은 다음과 같다.

열발생이 없는 원통 좌표계 1차원 정상 열전도 미분방정식은 다음과 같고 적분을 이용하여 온도 관계식을 구할 수 있다.

 

굴뚝 내부면과 외부면에서의 열유속(경계조건)은 다음과 같다.

 

적분을 이용하여 구한 온도관계식과 경계조건을 이용하면 다음과 같다.

위의 식에 값들을 대입하여 외부면의 온도에 대해 정리하면 다음과 같다.

위의 방정식을 풀어서 외부면의 온도를 구하면 다음과 같다.

 

(a) 굴뚝 벽의 온도변화 관계식은 다음과 같이 구할 수 있다.

(b) 내부면의 온도는 온도변화 관계식에서 구할 수 있다.