열전달 HEAT AND MASS TRANSFER 4th Edition 연습문제 5-41
나의 풀이/열전달 2016. 11. 16. 05:23 |
열전달 5-41.docx열전달 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 5-41
플랜지 두 개로 연결된 증기 파이프가 외부 공기에 노출되어 대류와 복사에 의해 열전달이 일어난다.
이 때 플랜지에 대한 유한차분식과 플랜지 끝의 온도, 열전달률을 계산한다.
가정: 플랜지의 반경방향을 따른 열전달은 1차원 정상 열전달이다.
파이프 안의 증기 온도와 대류열전달계수, 외부 공기의 온도와 대류열전달계수, 주위 온도, 열전도도, 방사율 등은 일정하고 균일한 값을 가진다.
풀이: (a) 외부에 노출된 플랜지의 반경 방향에 따른 총 절점 수는 다음과 같다.
이때 주철 파이프의 두께를 고려한 절점을 추가하면 총 절점 수 7개 이다.
따라서 반경 위치에 따른 절점 간격과 유한차분식을 절대온도에 대해 세우면 다음과 같다.
(b) 따라서 위 식을 정리하고 방정식을 풀면 각 절점의 온도는 다음과 같다.
그러므로 플랜지 끝의 온도는 136℃이다.
(c) 플랜지 노출면(M=1)으로부터 외부로 전달되는 열전달은 복사와 대류에 의해 전달되므로 열전달률은 다음과 같다.
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