열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition 연습문제 4-129

열전달 4-129.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 4-129

일반적인 엔진 밸브가 긴 원통의 끝에 넓은 원통이 결합된 구조라고 한다면,

1차원 열전달로 가정하기는 어렵지만 원통의 형태라고 가정하여,

밸브가 냉각될 때 걸리는 시간과 최대 열전달량을 구한다.

가정: 엔진 밸브의 열적 물성치는 일정하고 균일하다.

열전달계수와 오일의 온도는 균일하고 일정하다고 가정한다.

풀이: 엔진 밸브의 특성 길이는 다음과 같다.

따라서 비오트 수(Biot Number, Bi 수)는 다음과 같다.

Bi 수가 0.1보다 작으므로 집중계 해석을 할 수 있으므로 시간상수 b는 다음과 같다.

(a) 그러므로 밸브 온도가 500℃에 도달하는 시간은 다음과 같다.

(b) 200℃에 도달하는데 걸리는 시간은 다음과 같다.

(c) 51℃에 도달하는데 걸리는 시간은 다음과 같다.

(d) 밸브 한 개 로부터 최대 열전달량은 엔진 밸브의 온도가

오일 수조와 같아질 때까지 냉각될 때이다. 따라서 다음과 같이 계산된다.