귀여운 촌아의 작은상자

열전달 3-159.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

3-159

정상상태이며 핵연료봉에서 발생한 열은 모두 세라믹 원통을 통해 외부로 전달된다.

열전달은 연료봉의 반경 방향으로 1차원 열전달이다.

연료봉과 세라믹 원통의 온도와 열적 물성치는 일정하고 균일한 값을 가진다.

단위 길이 당 핵연료봉에서 발생하는 열발생률은 다음과 같다.

이 열에너지는 모두 세라믹 원통을 통해 외부로 전달되므로 세라믹 원통의 안쪽 면의 온도는 다음과 같다.

핵연료봉의 표면에서 세라믹 원통의 안쪽 면까지 각각의 열저항은 다음과 같다.

따라서 전체 열저항은 다음과 같다.

따라서 핵연료봉의 표면온도는 다음과 같이 구할 수 있다.

위 식에 각각의 값을 대입하고 핵연료봉의 표면온도에 대해 풀면 핵연료봉의 표면온도는 다음과 같다.

열전달 3-158.docx

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3-158

천정의 타일을 통한 열전달은 천정 안쪽에서 바깥쪽으로의 1차원 열전달이며 열적 물성치는 일정하고 균일한 값을 가진다.

문제 아래에 주어진 그림 FIGURE P3-158을 참고하여 고반사 알루미늄 박막은 방음 타일의 윗면에 부착되어 있으며

타일 아랫면의 방사율은 0.9이고 알루미늄 박막의 방사율은 0.05이다.

창문, 벽, 천정 면에서의 복합열전달계수는 표 TABLE 3-9와

여러 건축 재료에 대한 R-value를 알 수 있는 TABLE 3-8을 이용하여 각각의 R-value를 구하면 다음과 같다.

열전달 3-157.docx

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3-157

벽을 제외한 집의 나머지 부분은 모두 같다고 가정하며 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다.

벽의 열적 물성치는 일정하고 균일한 값을 가진다.

표 3-8을 이용하여 각각의 열저항 값을 구하면 전체 열저항 값은 다음과 같다.

따라서 표준 R-2.4 m²•℃/W 골조 벽으로 만든 집이 열저항 R-value가 더 크므로 집 안을 난방 할 때 외부로 유출되는 열 에너지가 작다.

반대로 냉방 할 때 내부로 유입되는 열 에너지가 작으므로

난방 또는 냉방에 소모되는 에너지가 적어지므로 표준 R-2.4 m²•℃/W 골조 벽으로 만든 집이 더 효율적이다.

열전달 3-156.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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3-156

벽의 물성치는 일정하고 균일한 값을 가지며 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다.

표 3-9에 주어진 값을 이용하면 외부 풍속 12km/h일 때 h(W/m²•℃)의 값은 다음과 같고

Moving air, winds at 12km/h = 22.7W/ m²•℃

외부 풍속이 두 배인 24km/h일 때 h(W/m²•℃)의 값은 다음과 같다.

Moving air, winds at 24km/h = 34.0W/ m²•℃

따라서 각 외부 풍속에 따른 열저항(R-value)는 다음과 같다.

R_12km/h=1/h_12km/h=0.044 m²•℃/W

R_24km/h=1/h_24km/h=0.03 m²•℃/W

외부 풍속 12km/h일 때 총 R-value는 다음과 같으므로

R_old=1/U_old=1/(0.425W/m²•℃)=2.353m²•℃/W

외부 풍속이 두 배가 될 때 R-value는 다음과 같다.

R_new=R_old - R_12km/h + R_24km/h =2.353m²•℃/W – 0.044m²•℃/W + 0.03m²•℃/W=2.279m²•℃/W

따라서 U-factor는 다음과 같다.

U_new=1/R_new=1/(2.279W/m²•℃)=0.439W/m²•℃

열전달 3-155.docx

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3-155

벽의 물성치는 일정하고 균일한 값을 가지며 석조 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다.

40mm 공기층은 100mm 경량의 콘크리트 블록과 20mm 석조판 사이에 있으며

특별한 반사표면이 없는 일반 재질 건물 재질 면 사이에 위치해 있다. 따라서 유효방사율은 다음과 같다.

따라서 표 3-8의 여름과 겨울에 각각 R-value는 다음과 같다.

구조	R-value, m2•℃/W
	여름	겨울
외부 공기 [표 3-8의 Outside surface (winter)]	0.044	0.03
100mm 외관 벽돌 [표 3-8의 Face brick, 100mm]	0.075
13mm 시멘트 모르타르 [표 3-8의 Cement mortar, 13mm]	0.018
100mm 경량의 콘크리트 블록 [표 3-8의 Concrete block, 100mm, Lightweight]	0.27
40mm 공기층 εeff=0.82 [표 3-8의 Plane air space, (εeff=0.82), 40mm]	0.16
20mm 석고판 [표 3-8의 Plaster or gypsum board, 13mm]
정지 내부 공기 [표 3-8의 Inside surface, still air]	0.12
계절에 따른 R-value	0.809	0.795

열전달 3-154.docx

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3-154

표 3-8의 동절기와 하절기의 외부 공기 각각의 R-value는 다음과 같다.

따라서 하절기 설계조건하의 경우 벽의 총 열전달계수는 다음과 같다.

열전달 3-153.docx

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3-153

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

따라서 석조물의 U-factor와 겨울 R-value는 다음과 같다.

열전달 3-151.docx

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3-151

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

문제 3-151 아래 그림 FIGURE P3-151에 벽에 사용된 여러 요소와 구조를 알 수 있다.

공기층과 깃털 재질을 포함한 나머지 부분을 통한 열전달은 각각 다른 열저항값을 가질 것이다.

따라서 각각의 경로에 대한 열저항 해석을 할 필요가 있다.

공기층과 깃털 재질을 포함한 전체에 대한 U-factor와 R-value를 구하면 다음과 같다.

일반 벽돌과 콘크리트 벽돌 사이의 공기 공간은 벽에 반사표면이 없는 일반 건물 재질 면 사이에 있으므로 반사표면이 없는 공기 공간이다.

깃털 재질 부분의 공기 공간 양측에도 반사 필름이 없는 비반사면 사이의 공기 공간이다.

공기층이 전체 면적에서 차지하는 비율인 면적분율의 값은 0.84이고 샛기둥을 포함한 나머지 부분은 0.16이다.

따라서 표 3-8을 이용한 각각의 R-value는 다음과 같다.

따라서 겨울철의 벽의 U-factor와 R-value는 다음과 같다.

열전달 3-150.docx

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3-150

정상상태이며 천정을 통한 열전달은 1차원 열전달이다. 열적 물성치는 일정하고 균일하다.

문제 3-150 아래 그림 FIGURE P3-150에 천정에 사용된 여러 요소와 구조를 알 수 있다.

공기층과 샛기둥을 포함한 나머지 부분을 통한 열전달은 각각 다른 열저항값을 가질 것이다.

따라서 각각의 경로에 대한 열저항 해석을 할 필요가 있다. 공기층과 샛기둥을 포함한 결합부에 대한 U-factor와 R-value를 구하면 다음과 같다.

(a) 공기층이 어떠한 반사표면을 가지지 않은 일반 건물 재료일 때 유효방사율은 다음과 같이 계산하거나

다양한 표면에 대한 공기층의 유효방사율 표인 TABLE 3-10을 참고한다.

또는 다양한 표면에 대한 공기층의 유효방사율 표인 TABLE 3-10을 참고한다.

공기층이 전체 면적에서 차지하는 비율인 면적분율의 값은 0.82이고 샛기둥을 포함한 나머지 부분은 0.18이다.

따라서 표 3-8을 이용한 각각의 R-value는 다음과 같다.

따라서 겨울철의 천장의 U-factor와 R-value는 다음과 같다.

(b) 한 쪽 면에 ε=0.05인 반사표면을 가질 때 유효방사율은 다음과 같이 계산하거나

다양한 표면에 대한 공기층의 유효방사율 표인 TABLE 3-10을 참고한다.

따라서 유효방사율과 평균 온도, 온도차와 공기층의 위치, 열전달 방향을 이용한 R-value 표인

TABLE 3-11를 이용하면 공기층의 R-value는 R=0.47 m²•℃/W이 된다.

따라서 공기층 부분의 R-value와 U-factor는 다음과 같다.

그러므로 전체 U-factor 와 R-value는 다음과 같다.

(c) 양 쪽면에 모두 ε=0.05인 반사표면을 가질 때 유효방사율은 다음과 같이 계산하거나

다양한 표면에 대한 공기층의 유효방사율 표인 TABLE 3-10을 참고한다.

따라서 유효방사율과 평균 온도, 온도차와 공기층의 위치, 열전달 방향을 이용한 R-value 표인

TABLE 3-11를 이용하면 공기층의 R-value는 R=0.49 m²•℃/W이 된다.

따라서 공기층 부분의 R-value와 U-factor는 다음과 같다.

그러므로 전체 U-factor 와 R-value는 다음과 같다.

열전달 3-149.docx

열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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3-149

정상 상태이며 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다. 열적 물성치는 일정하고 균일한 값을 가진다.

벽의 총괄 열전달계수는 U=2.25W/m²•K이고 총 단위 열저항은 다음과 같다.

여기에 100mm 외관 벽돌층을 더 쌓았으므로 [표 3-8의 Face brick, 100mm]에 따라 수정 후의 벽의 총 단위 열저항은 다음과 같다.

그러므로 벽의 총괄 열전달계수 U-factor는 다음과 같다.

또한 주어진 넓이에서 벽을 통한 열전달률은 다음과 같다.