귀여운 촌아의 작은상자

열전달 3-186.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

3-186

정상상태이며 열전달은 구의 반경방향으로는 변화가 없는 2차원 열전달이다.

구형 탱크의 표면 온도는 냉각된 물의 온도와 같고 토양의 열전도도는 일정하다.

주어진 조건에서는 표 3-7의 (15)에 해당하는 형상계수를 가진다. 따라서

이고 값을 대입하면 계산하면 다음과 같다.

따라서 열전달률은 다음과 같다.

토양의 온도는 같고 지표면이 단열되었으므로 표 3-7의 (16)에 해당하는 형상계수를 가지므로 형상계수는 다음과 같이 계산된다.

열전달률은 다음과 같다.

열전달 3-185.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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-YUNUS A. CENGEL

-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

McGraw-Hill

3-185

정상상태이며 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다.

열전도도와 열전달계수는 일정하고 균일한 값을 가지며 접촉 열저항은 고려하지 않는다. 복사 열전달은 무시한다.

원통형 볼트가 벽에서 차지하는 면적은 다음과 같다.

(a) 볼트의 면적을 제외한 벽의 열저항은 다음과 같다.

따라서 냉동고 벽을 통한 열전달률은 다음과 같다.

(b) 원통형 볼트의 열저항은 다음과 같다.

이 부분의 대류에 의한 열저항은 다음과 같다.

따라서 볼트를 통한 열전달률은 다음과 같다.

(c) 벽에서 금속 볼트로 인해 전체 열전달률에 미치는 백분율 변화는 

열전달 3-184.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

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3-184

정상상태이고 열전도도와 열전달계수는 일정하고 균일한 값을 가진다.

전기기기의 휜이 부착되어 있는 면적은 다음과 같다.

직사각형 휜의 효율은 다음과 같이 구할 수 있다.

따라서 총괄 유효도는 다음과 같다.

휜이 없을 때 전기기기로부터 외부 공기로의 열손실률은 다음과 같으므로

휜이 있을 때 전기기기로부터 외부 공기로의 열손실률은 다음과 같다.

열전달 3-183.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

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3-183

벽을 통한 열전달은 1차원 정상 열전달이다. 열적 물성치는 일정하고 균일하다.

강철 지지대와 단열재 부분을 포함하는 면적 60.5cmⅩ60.5cm을 기준으로 하여 각 부분의 열저항을 구하면 다음과 같다.

이 때 단열재와 강철 지지대의 열저항 병렬관계로 다음과 같다.

그러므로 전체 열저항은 다음과 같다.

따라서 벽돌 안쪽의 온도는 다음과 같다.

열전달 3-182.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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3-182

정상상태이고 탱크의 원통 방향으로는 변화가 없는 2차원 열전달이다.

열전도는 일정하고 원통 탱크의 외부면 온도는 LNG의 온도와 같다고 가정한다.

사각고체봉의 중앙에 원통 탱크가 위치해있는 경우이므로 형상계수표 TABLE 3-7의 (4)을 참고하여 형상계수는 다음과 같다.

따라서 원통 탱크로 전달되는 정상상태의 열전달률은 다음과 같다.

그러므로 LNG로 한달, 30일동안 전달되는 열량은 다음과 같다.

원통 탱크의 LNG 질량은 다음과 같다.

한달 후 LNG 온도는 다음과 같다.

열전달 3-179.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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-YUNUS A. CENGEL

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-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

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3-179

정상상태이고 휜은 휜의 길이 방향으로만 온도가 변한다고 가정한다.

휜 끝의 열전달은 무시하며 열전달계수는 대류와 복사의 복합열전달계수로 생각하며

모든 표면에 대해서 균일하고 일정한 값을 가진다.

휜을 부착하기 전에 주위 매체로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

따라서 휜 부착 후 목표 열전달률은 3배가 되므로 다음과 같다.

이 때 각각의 면적을 구하면 다음과 같다.

휜 끝으로부터의 열손실을 무시하는 사각단면을 가진 휜의 효율은 다음과 같다.

그러므로 각각의 값을 대입하면 다음과 같다.

식을 정리하여 휜의 개수를 구하면 다음과 같다.

열전달 3-178.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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3-178

열전달은 액상인 천연가스의 상태가 지속되고 비열과 밀도가 일정한 시간 동안은 정상상태이다.

구형 탱크는 중심점을 기준으로 대칭이므로 반경반향으로 1차원 열전달이다.

주어진 외부면 열전달계수는 복합열전달계수로 간주하며 외부면에 대해 균일하고 일정한 값을 가진다.

탱크의 두께는 얇아서 액화 천연가스의 온도와 같다고 가정한다.

단열재 내부, 외부면의 면적은 다음과 같다.

탱크는 액체 천연가스와 온도가 같으므로 대류에 의한 열저항이 없고,

탱크와 단열재의 접촉 열저항은 고려하지 않을 때 전체 열저항은 다음과 같다.

따라서 열전달률은 다음과 같다.

이 때 액체 천연가스를 -150℃까지 상승시키기 위해 필요한 열량은 다음과 같다.

액체 천연가스의 온도가 -160℃에서 -150℃까지 변하지만 열전달률이 일정하다고 할 때 걸리는 시간은 다음과 같다.

열전달 3-177.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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3-177

열전달은 정상상태이며 축방향으로는 변화가 없는 반경방향의 1차원 열전달이다. 열전도도는 일정하고 접촉 열저항은 무시한다.

단위 길이 당 내부, 외부, 단열재 외부 면적을 각각 구하면 다음과 같다.

단열재가 없다고 할 때 열저항은 다음과 같고

단열재가 있을 때 열저항은 다음과 같다.

따라서 단열재가 없을 때 열전달률은 다음과 같다.

(a) 그러므로 단열재를 이용하여 열손실을 95% 줄이면 다음과 같다.

위식을 정리하고 계산하면 다음과 같다.

따라서 단열재의 두께는 다음과 같다.

열전달 3-176.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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3-176

창문을 통한 열전도는 정상상태이며 1차원 열전달로 가정한다. 열전도도는 일정하고 복사 열전달은 고려하지 않는다.

창문이 유리로만 구성되었다고 가정할 때 열전달률은 다음과 같다.

이제 창문에서 유리의 면적이 85%, 목재골조가 나머지 15%를 차지할 때 열저항은 다음과 같다.

따라서 열전달률은 다음과 같다.

따라서 백분율 오차는 다음과 같다.

열전달 3-175.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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3-175

덕트의 두께는 열전달이 정상상태로 가정할 수 있을 면적에 비해 얇고 덕트 면에 수직한 방향의 1차원 열전달로 생각할 수 있다.

열전도도는 일정하다.

덕트 단위 길이당 내부면의 면적과 외부면의 면적은 다음과 같다.

덕트 단위 길이당 열저항은 다음과 같이 구할 수 있고 덕트의 열저항 면은 내부면과 외부면의 평균 면적에 대해 계산한다.

따라서 단위 길이 당 외부에서 공기로 유입되는 열전달률은 다음과 같다.

이 때 공기가 1℃ 상승하기 위해 필요한 열량은 다음과 같다.

따라서 덕트의 최대 길이는 다음과 같다.