열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition 연습문제 4-149

열전달 4-149.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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문제 4-149

구 형상의 감자를 오븐에서 조리할 때 원하는 중심온도 도달까지 감자에 전달된 열전달량을 구한다.

가정: 감자는 구형이며 반경 방향으로의 1차원 열전달이다.

감자의 물성치와 오븐의 온도, 열전달계수는 일정하고 균일하다.

풀이: 감자의 비오트 수(Biot Number, Bi 수)는 다음과 같다.

푸리에 수(Fourier Number, τ)가 0.2보다 크다고 가정하여 단항 근사해법(One-term approximate solution)을 적용할 수 있다고 생각한다.

따라서 구형 감자 중앙부에 대한 무차원 온도식은 다음과 같다.

따라서 감자 1개에 대한 무차원 열전량식은 다음과 같다.

Bi 수에 따른 구형 단항 근사해법 계수표 TABLE 4-2를 참고하여 계산하면 다음과 같다.

오븐에서 감자 한 개로의 최대 열전달량은 다음과 같이 계산된다.

따라서 오븐에서 감자 12개로의 총 열전달량은 다음과 같다.