열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition 연습문제 3-220 to 233

열전달 3-220 to 233.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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3-220

가정: 2차원 정상 열전달이며, 열전도도는 일정하다. 원통 외부면의 온도는 0℃이다.

풀이: 원통의 지름에 비해 길이가 매우 길기 때문에 형상계수표 TABLE 3-7의 (2)를 참고하여 형상계수를 구할 수 있다.

따라서 원통의 열전달률은 다음과 같다.

그러므로 (b) 이다.

3-221

가정: 관을 통과하는 열전달은 반경 방향의 1차원 정상 열전달이다. 열전도도는 일정하다.

풀이: PVC 관을 통해서 외부로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

따라서 물의 배출 온도는 다음과 같다.

그러므로 (e) 이다.

3-222

가정: 1차원 정상 열전달이다. 열전도도는 일정하며 접촉 열저항은 고려하지 않는다.

풀이: 단위 면적의 벽을 통한 열전달률은 다음과 같다.

따라서 접촉면의 온도는 다음과 같다.

그러므로 (b) 이다.

3-223

가정: 반경 방향으로의 1차원 열전달이며 열전도도와 열전달계수는 일정하고 균일하다.

풀이: 주어진 식을 정리하면 다음과 같다.

이때 분모 부분은 전도와 대류 열저항이 된다. ro에 따른 열전달률의 변화는 위 식을 미분하여 알 수 있다.

따라서 열전달률이 최대인 ro은 다음과 같다.

관에서의 임계 단열 반경으로 쉽게 답을 구할 수 있다. 그러므로 (c) 이다.

3-224 

가정: 벽을 통과하는 열전달은 1차원 정상 열전달이다.

풀이: 주어진 그림의 열정항에서 병렬 관계에 있는 열저항은 R23A와 R23B 밖에 없고 모두 직렬 관계에 있는 열저항이다.

따라서 (b) 이다.

3-225

가정: 열전달은 1차원 정상 열전달이다. 복사에 의한 열손실은 고려하지 않는다.

풀이: 천정을 통한 열손실률은 다음과 같다.

따라서 (b) 이다.

3-228

풀이: 열저항이 0 또는 열전도도가 무한대인 극한의 경우에서 휜의 전체의 온도는 휜의 바닥의 값과 같고, 이 경우에 열전달이 최대가 된다. 따라서 (c) 이다.

3-229

가정: 정상상태이다.

풀이: 칩의 외부면 온도가 최대일 때 열전달률이 5W여야 하므로 다음과 같다.

따라서 열전달계수와 면적을 곱한 값은 다음과 같다.

그러므로 (a) 이다.

3-230

풀이: 단열재를 이용한 열손실 감소율은 다음과 같다.

단열재를 추가하기 전의 천정을 통한 열손실과 단열재를 추가한 후의 열손실은 각각 다음과 같다.

따라서 정리하면 다음과 같다.

그러므로 (b) 이다.

3-231

풀이: 골판지 커버는 두께에 비해 열저항이 크며 이 커버가 있는 컵은 열저항이 증가하게 된다.

따라서 컵의 전체 열저항이 증가하므로 커피가 빨리 식지 않고,

커버의 외부면의 온도는 커버가 없는 컵의 외부면 보다 온도가 낮다.

따라서 (a), (b), (c)가 모두 옳은 (d)이거나 커버의 크기가 작아서 컵 전체의 열저항을 많이 증가시키지 않는다면 (c)이다.

3-232

가정: 정상상태이며 열전도도와 대류열전달계수는 일정하고 균일한 값을 가진다.

풀이: 삼각형 모양 휜의 최대 열전달률은 다음과 같다.

휜의 효율이 75%이므로 휜의 단위 폭 당 열전달률은 다음과 같다.

따라서 (e) 이다.

3-233

가정: 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다.

풀이: 이 벽의 열저항은 다음과 같다.

따라서 (a) 이다.