귀여운 촌아의 작은상자

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 2-97.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 2-97

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.

열전달 4-113.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 4-113

대형 냉동기 안은 -12℃로 일정하고 균일하게 유지되며,

고기의 온도는 5℃ 이하가 되어야하지만 -1℃ 이하가 되는 부분도 있으면 안된다.

가정: 문제에 주어진 그림 FIGURE P4-113을 참고할 때, 고기가 빽빽하게 놓여있으므로 두께의 수직한 방향의 열전달은 무시할 수 있다.

따라서 고기는 두께 2L=10cm인 무한 평판으로 생각할 수 있으며, 두께 방향으로의 1차원 비정상 열전도이다.

고기의 물성치와 대형 냉동기 내부의 온도, 대류열전달계수는 일정하고 균일하다.

풀이: 고기는 대형 냉동기 내부 공기의 대류에 의해서만 냉장된다.

따라서 표면 온도가 가장 낮으며 중심면의 온도가 가장 높다.

즉, 냉장 시간을 최소화하면서 고기 온도에 대한 조건을 만족하려면 고기 표면 온도는 -1℃이고, 고기 중심면 온도는 5℃여야 한다.

따라서 고기의 표면에서의 무차원화된 온도와 고기 중앙면에서의 무차원화된 온도를 이용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

따라서 위 식을 계산하면 다음과 같다.

이때 비오트(Biot Number, Bi)수에 따른 판형 비정상 1차원 열전도의 단항 근사해법(one term approximation) 계수의 값을

표 TABLE 4-2를 이용하기 위해 푸리에 수(Fourier Number) τ를 0.2보다 크다고 가정하고, Bi를 구하면 다음과 같다.

그러므로 대류열전달계수는 다음과 같다.

푸리에 수(Fourier Number) τ에 대한 가정을 검증하기 위해 푸리에 수(Fourier Number) τ를 계산하면 다음과 같다.

푸리에 수(Fourier Number) τ가 0.2보다 크므로 위의 계산 결과는 신뢰할 수 있다.

열전달 3-63.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

3-63

정상상태이며 1차원 열전달이다. 접촉 열저항은 고려하지 않고, 금속 포일의 두께는 무시한다.

(a) 널빤지로 전도되는 열유속은 다음과 같다.

따라서 윗면으로 복사와 대류로 전달되는 열유속은 다음과 같다.

이때 복사에 의한 열저항은 다음과 같고

윗면의 복사와 대류에 의한 열저항은 다음과 같다.

따라서 대류열전달계수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

(b) 널빤지로 전도되는 열유속은 다음과 같다.

따라서 윗면으로 복사와 대류로 전달되는 열유속은 다음과 같다.

이때 복사에 의한 열저항은 다음과 같고

윗면의 복사와 대류에 의한 열저항은 다음과 같다.

따라서 대류열전달계수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

열전달 3-39.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

3-39

정상상태이며 유리의 두께 방향으로만 전달되는 1차원 열전달이다.

내부 온도, 열전도율과 대류열전달계수 등은 일정하고 균일하다.

자동차 앞 유리의 얼음을 제거하기 위해서는 표면 온도가 0℃보다 높아야 하므로

축적된 얼음은 고려하지 않고 표면 온도가 0℃로 유지되는 조건으로 가정한다.

따라서 자동차 앞 유리를 통한 단위 면적 당 열전달률은 다음과 같다.

앞 유리를 통한 열전도로 내부 면의 온도는 다음과 같다.

따라서 내부 표면의 대류열전달계수는 다음과 같다.

내부 면의 따뜻한 공기의 대류열전달계수가 위의 값보다 커야

외부 면의 온도가 0℃ 이상으로 유지될 수 있으므로 얼음을 제거할 수 있다.