귀여운 촌아의 작은상자

열역학 3-116.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 3-116

온도와 압력이 서로 다른 수소가 밸브로 연결된 견고한 용기에 각각 들어있을 때, 밸브가 열리고 열적 평형에 도달한 후 최종 압력을 계산한다.

가정: 최종 상태의 수소 온도는 주위 온도와 같고, 밸브의 체적은 고려하지 않는다.

풀이: 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점의 상태량 표 Molar mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1를 참고하여 

수소의 기체상수, 임계 온도와 임계 압력은 다음과 같고,

환산 온도와 환산 압력을 고려하면 견고한 용기 내의 수소는 이상기체로 가정할 수 있다.

따라서 이상기체 방정식을 이용하여 각각의 수소 질량을 구하면 다음과 같다.

그러므로 최종 상태에서의 용기 내 압력은 다음과 같이 이상기체 방정식을 이용하여 계산할 수 있다.

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.

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

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.