귀여운 촌아의 작은상자

열역학 4-80.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 4-80

긴 원통형 강철봉이 오븐을 통과하며 열처리될 때, 오븐 내에서 강철봉으로의 열전달률을 구한다.

가정: 강철봉의 온도는 항상 균일하며 밀도와 비열은 일정하다. 강철봉의 속도는 일정하며 운동 및 위치에너지 변화는 없다.

오븐 내의 온도는 일정하다.

풀이: 원통형 강철봉 단위 길이에 대한 한 부분을 계로 선택하면 곙계일과 계의 경계를 통과하는 질량은 없고

운동 및 위치에너지 변화 또한 없다. 따라서 단위 길이 당 에너지 평형식은 다음과 같다.

이때 단위 길이 당 강철봉의 질량은 아래와 같으므로

단위 길이 당 오븐에서 강철봉으로의 열전달량은 다음과 같다.

그러므로 오븐 내에서 강철봉으로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

열전달 4-146.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 4-146

강철 블록을 오븐 속에서 열처리 할 때, 원하는 온도까지 강철 블록을 가열하기 위해 필요한 오븐 내의 온도를 구한다.

강철 블록은 집중계 해석을 할 수 있다고 가정한다.

가정: 강철 블록의 물성치와 오븐의 온도, 열전달계수는 일정하고 균일하다.

풀이: 강철 블록은 집중계 해석을 할 수 있으므로 오븐의 온도는 다음과 같이 구할 수 있다.

따라서 주어진 값을 대입하여 계산하면 다음과 같다.

그러므로 오븐 안의 온도는 (d)로 유지되어야 한다.

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.

열전달 4-25.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 4-25

가정: 탄소강 재질 공의 물성치와 외부의 대기온도는 일정하다.

대류열전달계수는 균일하며 복사에 의한 효과는 고려하지 않는다.

풀이: 탄소강 재질 공의 특성길이와 비오트 수(Bi number)는 다음과 같고,

Bi 수가 0.1보다 작으므로 집중계 해석을 할 수 있다. 따라서 시간상수는 다음과 같고,

열처리 공정에 걸리는 시간은 다음과 같다.

탄소강 재질 공 2500개가 열처리 공정 동안 대기로의 총 열전달량은 다음과 같다.