열전달 5-54.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 5-54


정사각형과 직사각형 단면의 긴 고체 봉에서 절점에 따른 유한차분식과 절점 별 온도를 계산한다.

가정: 정상 2차원 열전달이며, 열발생은 없다. 주어진 온도는 일정하다.

풀이: (a) 주어진 절점을 고려해 볼 때, 절점 2와 절점 3의 온도가 같다.
반사 상 개념을 이용하여 열발생이 없는 내부 절점에서의 유한차분식을 구하면 다음과 같다.


따라서 위의 유한차분식을 정리하고 절점의 온도를 구하면 다음과 같다.

(b) 주어진 절점을 고려해 볼 때, 절점 1과 절점 2의 온도가 같고, 절점 3과 절점 4의 온도가 같다.
단열된 면에 반사 상 개념을 적용하여 열발생이 없는 내부 절점에서의 유한차분식을 구하면 다음과 같다.

따라서 위의 유한차분식을 정리하고 절점의 온도를 구하면 다음과 같다.


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열전달 5-51.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 5-51


네 면에서의 온도가 주어진 정사각형 단면에서의 유한차분식과 Gauss-Seidal 반복법을 이용하여 절점 별 온도를 계산한다.

가정: 정상 2차원 열전달이며, 열발생은 없다.

풀이: (a) 열발생은 없고 주어진 절점은 모두 내부 절점으로 유한차분식은 다음과 같다.


따라서 각 절점에 대한 식은 다음과 같다.

(b) 각 절점에 대해 양함수법의 유한차분식으로 표현되어 있으므로 Gauss-Seidal 반복법으로 계산하면 다음과 같다.

Initial
Value 250     250     250     250
1     275.0      200.0     325.0     250.0
2     281.3     206.3     331.3     256.3
3     284.4     209.4     334.4     259.4
4     285.9     210.9     335.9     260.9
5     286.7     211.7     336.7     261.7
6     287.1     212.1     337.1     262.1
7     287.3     212.3     337.3     262.3
8     287.4     212.4     337.4     262.4
9     287.5     212.5     337.5     262.5
10     287.5     212.5     337.5     262.5

그러므로 각 절점 별 온도는 다음과 같다.


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열전달 3-192.docx



열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition SI Units.

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-AFSHIN J. GHAJAR    

-유성연, 김경훈, 김병철, 김창녕, 이종붕, 조형희 공역

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3-192


정상상태이며 봉은 축 방향으로 변화가 없는 2차원 열전달이다. 열전도도는 일정하다.


정사각형 단면의 콘크리트 봉과 외기의 온도차가 5℃이므로 정사각형 단면의 콘크리트 봉 외부면의 온도는 0℃이다.

주어진 조건에서의 형상계수는 형상계수표 TABLE 3-7의 (6)을 참고하여 다음과 같다.


또한 증기에서 외부로 전달되는 열전달률은 다음과 같고


단위 길이당 정사각형 단면의 콘크리트 외부면에서 외기로의 열전달률은 다음과 같다.


따라서 위의 두 식을 이용하여 단위 길이에 대한 정사각형 단면 콘크리트 봉의 폭은 다음과 같다.


위식에 각 값을 대입하고 정리하면 정사각형 단면의 콘크리트 봉의 폭은 다음과 같다.


따라서 단위길이 당 열손실률은 다음과 같다.

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