귀여운 촌아의 작은상자

열역학 2-110.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 2-110

효율이 낮은 천연가스 보일러를 두 가지의 고효율 보일러 중 하나로 교체할 때, 보일러 구입 차액을 보상받을 수 있는 기간을 고려하여 선택한다.

가정: 집주인이 연간 난방을 위해 사용하는 천연가스량는 일정하다.

풀이: 일반 보일러와 고효율 보일러의 구입 비용 차액은 $2700-$1600=$1100이다.

이때 효율이 55%인 25년 된 천연가스 보일러에서 실제로 난방으로 사용되는 연간 비용은 다음과 같다.

따라서 교체하려는 보일러로 연간 사용하는 난방 비용은 각각 다음과 같고,

보일러를 교체하여 연간 절약할 수 있는 난방 비용은 각각 다음과 같다.

그러므로 일반 보일러보다 고효율 보일러로 교체했을 때 연간 더 절약할 수 있는 연간 난방 비용은 다음과 같고,

고효율 보일러 구입 차액을 보상받는데 걸리는 기간은 다음과 같다.

따라서 8년 이내에 고효율 보일러를 구입하는데 사용되는 차액을 보상받을 수 없다.

열역학 2-85.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 2-85

열전달 3-178.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

3-178

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 3-31.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

3-31

이 연소 노는 정상상태로 작동되며 이 벽을 통한 열전달은 1차원 열전달이다.

복합열전달계수, 노 벽의 외부 표면온도, 방의 온도 등은 일정하고 균일하게 유지된다.

이 부분을 통해 방으로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

즉, 단열이 되어 있지 않은 이 부분을 통해 위만큼의 열손실이 발생하고 이를 90% 줄이기 위해서는 아래만큼의 열손실이 발생해야 한다.

따라서 단열되지 않은 이 부분에 유리면 단열재를 설치했을 때 열저항은 다음과 같아야 한다.

설치한 유리면 단열재는 전도를 통해 외부면으로 열을 전달하므로 위의 열저항은 다음과 같다.

따라서 유리면 단열재의 단열두께는 다음과 같이 계산된다.

유리면 단열재를 설치할 경우 열손실을 줄일 수 있지만 설치비용이 발생한다.

이 설치비용만큼 손실되는 열 에너지를 아껴야 하므로 천연가스의 양으로 환산하면 다음과 같다.

효율이 78%인 노에서 이 천연가스를 연소하여 나오는 열량은 다음과 같다.

이 때 유리면 단열재를 설치했을 때 아끼게 되는 열률은 다음과 같으므로

아래와 같은 가동 기간 후부터 단열재 설치비가 보상된다.