귀여운 촌아의 작은상자

열역학 3-110.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 3-110

고온 공기 기구의 기구 내에 있는 공기의 평균 온도를 계산한다.

가정: 공기는 이상기체로 가정하며 기구는 평형 상태이다. 대기 압력과 온도, 중력 가속도는 일정하고 균일하다.

풀이: 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점 물성치 Moral mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1을 참고하여

공기의 기체 상수를 구하면 다음과 같고,

이상기체 방정식을 이용하면 대기의 밀도는 다음과 같이 계산된다.

이 때 기구가 평형 상태에 있다면 기구에 작용하는 힘은 다음과 같으므로

위 식을 이용하여 기구 내에 있는 공기의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

그러므로 기구 내에 있는 공기의 평균 온도는 이상기체 방정식을 이용하여 다음과 같다.

만약 대기의 온도가 30℃라면 기구 내에 있는 공기의 평균 온도는 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-76.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 3-76

공기가 들어있는 상태가 다른 두 용기가 밸브로 연결되어 열역학적 평형을 이룰 때 두 번째 용기의 체적과 최종 압력을 계산한다.

가정: 두 용기의 체적은 일정하고, 공기는 이상 기체로 가정한다. 밸브의 체적은 고려하지 않는다.

풀이: 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점 물성치 Moral mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1을 참고하여

공기의 기체 상수는 다음과 같다.

이때 이상 기체 상태 방정식을 이용하여 첫 번째 용기에 들어있는 공기의 질량을 계산하면 다음과 같고

두 번째 용기의 체적은 다음과 같이 계산된다.

밸브가 열리고 전체 계가 20℃의 주위와 열역학적 평형을 이루었으므로 최종 압력은 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-75.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 3-75

열역학 3-74.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 3-74

특정 압력과 온도가 될 때까지 견고한 용기 내에 공기를 추가할 때, 추가된 공기량을 계산한다.

가정: 용기 내 체적은 일정하며 공기는 이상 기체로 가정한다.

풀이: 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점 물성치 Moral mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1을 참고하여

공기의 기체 상수는 다음과 같다.

따라서 용기의 체적은 이상 기체 상태 방정식을 이용하여 다음과 같이 계산된다.

그러므로 추가된 공기량은 이상 기체 상태 방정식을 이용하여 다음과 같이 계산된다.

열역학 2-107.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 2-107

열역학 2-100.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 2-100

전기다리미의 바닥을 통한 열전달률을 이용하여 다리미 바닥의 온도를 계산한다.

가정: 문제에 주어진 과정은 정상 열전달 과정이다. 주어진 열적 물성치는 일정하고 균일하다.

다리미 바닥 온도와 주위 온도는 일정하게 유지된다. 다리미는 방 내벽에 완전히 둘러 싸여 있으며, 주위 공기 온도와 같다.

풀이: 대류와 복사에 의한 열전달률 관계식은 각각 다음과 같고,

대류와 복사에 의해서 주위로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

따라서 각각의 값을 대입하면 다음과 같다.

그러므로 위 방정식을 풀면 다리미 바닥의 온도는 다음과 같다.

열역학 2-99.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 2-99

열역학 2-43.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 2-43

팬의 통해 가속되는 공기의 유량과 속도가 주어져 있을 때, 팬에 공급되어야 하는 최소 전력을 계산한다.

가정: 팬은 정상 작동 상태이며, 마찰 및 기타 저항은 고려하지 않는다. 팬 입구에서의 유속은 0m/s로 가정하며 공기의 밀도는 일정하고 균일하다.

풀이: 팬과 팬을 통해서 가속되는 공기의 방향에 수직하도록 검사 체적을 설정하면 에너지 균형식은 다음과 같다.

팬은 정상 작동 상태이므로 이 계의 에너지 변화는 0이되므로 위 식은 다음과 같다.

마찰 및 저항이 없으므로 팬에 공급되는 전기에너지는 공기의 운동에너지로 전환된다.

따라서 팬에 공급되어야 하는 최소 전력은 다음과 같다.

열역학 1-8.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 1-8

실내에 있는 공기의 질량과 중량을 구한다.

가정: 공기의 밀도는 균일하고 일정하다. 중력 가속도 g는 균일하고 일정하다.

풀이: 실내에 들어 있는 공기의 질량은 다음과 같다.

따라서 이 공기의 중량은 다음과 같다.

열전달 4-157.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 4-157

주조 강철이 공기 중에서 30분 동안 초기 온도차의 90%까지 냉각될 때,

대류열전달계수가 5배가 된다면 걸리는 시간을 구한다.

가정: 냉각되는 과정에서는 주조 강철의 물성치와 공기의 온도, 대류열전달계수는 일정하고 균일하다.

주조 강철은 집중계 해석을 할 수 있다고 가정한다.

풀이: 물체가 집중계 해석이 가능하므로 대류열전달계수가 5배가 되기 전에 주조 강철의 냉각 시간은 다음과 같다.

이때 대류열전달계수를 제외하고 모든 조건이 같으므로 대류열전달계수가 바뀐 뒤 냉각 시간은 다음과 같다.

따라서 두 조건에서의 냉각 시간 비는 다음과 같다.

 

그러므로 대류열전달계수가 5배가 될 때 냉각 시간은 다음과 같다.