열역학 2-106.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 2-106


철로 된 속이 빈 구 모양 용기 안에 얼음물이 들어 있을 때, 구로부터의 열손실률과 얼음의 융해율을 구한다.

가정: 문제의 열전달 과정은 정상 열전달 과정이다. 구의 내부 면 온도는 얼음물의 온도와 같으며,
얼음물의 온도와 외부 표면의 온도는 일정하게 유지된다. 1기압 에서의 얼음의 융해열은 333.7kJ/kg으로 가정한다.

풀이: 철의 열전도율은 책의 표 2-3을 참고하여 다음과 같다.


구 모양의 용기는 두께 방향으로 1차원 정상 열전달인 판으로 근사화 할 수 있다. 따라서 면적은 다음과 같이 계산될 수 있고,

용기를 통한 열손실률은 다음과 같다.

따라서 얼음의 융해율은 다음과 같이 계산된다.

구형 용기에 대한 근사화를 하지 않았을 때, 용기를 통한 열손실률은 다음과 같다.

따라서 얼음의 융해율은 다음과 같이 계산된다.


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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



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.


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