귀여운 촌아의 작은상자

열전달 4-112.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 4-112

냉각실에서 쇠고기를 냉각시키기 위해 35℃의 쇠고기가 냉각실로 들어오고,

냉각실은 공기를 0.5℃에서 -2.2℃로 냉각시켜서 냉각실 안으로 들여보낸다.

이 과정으로 공기는 다시 0.5℃까지 온도가 올라가고, 12시간 동안 쇠고기는 16℃까지 냉각된다.

가정: 정상 상태이며 공기와 쇠고기의 물성치는 균일하고 일정하다.

풀이: 냉각실에서 처리되는 쇠고기의 시간 당 질량은 다음과 같고,

냉각실 안에서 쇠고기로부터 공기로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

(a) 따라서 냉각실의 부하는 쇠고기를 냉각 시키는데 드는 열전달률과 팬과 조명에 의한 동력 소모, 주위로부터 유입되는 열의 합으로 구할 수 있다.

(b) 냉각실 외부에서 내부로 전달되는 열은 냉각실을 통과하는 차가운 공기에 전달된 열과 같으므로 다음과 같다.

따라서 냉각실을 통과하는 공기의 질량 유량은 다음과 같다.

그러므로 공기의 체적유속은 다음과 같다.

열전달 4-59.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 4-59

가정: 쇠고기는 반경 방향으로의 원통형 1차원 비정상 열전도로 가정한다.

쇠고기의 열적 물성치와 열전달계수는 일정하고 균일한 값을 가진다.

풀이: 쇠고기의 비오트 수(Biot number) Bi 수를 구하면 다음과 같다.

Bi수가 0.1보다 크므로 집중계 해석을 할 수 없으며 비정상 열전이다.

이때 푸리에 수(Fourier number) τ가 0.2보다 크다고 가정하여 단항 근사해법(one term approximation)을 이용한다.

따라서 Bi수에 따른 구형 비정상 1차원 열전도의 단항 근사해법(one term approximation) 계수의 값을 표 TABLE 4-2를 이용하여 계산하면 다음과 같고,

원통의 중앙에서 온도가 4℃ 일 때 푸리에 수(Fourier number) τ는 다음과 같다.

푸리에 수(Fourier number) τ가 0.2보다 크므로 단항 근사해법(one term approximation)을 이용한 해는 신뢰할 수 있다.

따라서 쇠고기 중심온도가 4℃가 되는데 걸리는 시간은 다음과 같다.

쇠고기 표면의 온도는 다음과 같고,

이때 1종 0차 베셀 함수(The zeroth order Bessel function) 값 J₀를 1종 0차, 1차 베셀 함수표 TABLE 4-3을 이용하여 구하면 다음과 같고, 위 식을 계산하면 다음과 같다.

따라서 쇠고기 표면 부분은 얼게 된다.