귀여운 촌아의 작은상자

열전달 4-125.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 4-125

초기온도 -10℃인 철판 두 개가 얼음에 의해서 붙어있을 때 대형 드라이기를 이용해서 붙은 면의 얼음을 녹여 두 철판을 떼어낸다.

가정: 두 개의 철판은 두께에 비해 가로, 세로 길이가 매우 길다고 가정하며 따라서 두께 방향으로의 1차원 열전달이다.

두 철판은 붙어있는 면을 중심면으로 열적 대칭이다. 철판의 열적 물성치와 열전달계수는 균일하고 일정하다.

풀이: 철판의 특성길이와 비오트 수(Biot Number, Bi)는 다음과 같다.

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

그러므로 붙어있는 면의 얼음이 녹이기 위해 0℃가 되는데 걸리는 시간은 다음과 같다.

열전달 4-122.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 4-122

가정: 1-Mn 망간 철판의 열적 물성치는 일정하고 균일하다.

열전달계수와 유조의 온도는 일정하고 균일하다.

풀이: 1-Mn 망간 철판의 물성치는 부록의 Properties of solid metals TABLE A-3을 참고하여 다음과 같다.

망간 철판의 비오트 수(Biot Nimber, Bi수)를 구하면 다음과 같다.

Bi 수가 0.1보다 작으므로 집중계 해석을 할 수 있다. 따라서 시간상수 b는 다음과 같다.

이 때 9m인 유조 속을 망간 철판이 통과하는데 걸리는 시간은 다음과 같으므로

망간 철판이 유조를 빠져나올 때 온도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

유조의 온도를 45℃로 유지하기 위해 제거해야 할 열량은 망간 철판이 잃어버린 열량과 같다.

따라서 유조를 통과하는 망간 철판의 질량 유량은 다음과 같다.

그러므로 유조의 온도 유지를 위해 제거해야 할 열량은 다음과 같다.

열전달 4-118.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 4-118

큰 철판과 콘크리트 바닥이 서로 닿아 있으며, 두 물체 모두 반무한 고체로 생각할 수 있을 만큼 크다.

15분 후에 표면 온도는 접촉면의 온도가 된다고 생각할 수 있다.

가정: 큰 철판과 콘크리트 바닥은 반무한 고체로 표면에 수직한 방향으로의 1차원 열전도이다.

큰 철판과 콘크리트 바닥의 물성치는 균일하고 일정하다.

풀이: (a) 큰 철판과 콘크리트 바닥의 반무한 고체의 접촉면 온도는 다음과 같이 구할 수 있다.

(b) 콘크리트 바닥은 반무한 물체이고, 큰 철판과의 접촉면인 표면 온도가 특정 온도로 유지되고 있으므로

식 4-45를 이용하여 깊이 25mm 들어간 지점의 온도를 다음과 같이 구할 수 있다.

먼저 깊이 25mm에 대한 보충 오차함수(complementary error function)값을 보충 오차함수값 표 TABLE 4-4를 이용하여 구하면 다음과 같다.

따라서 콘크리트 바닥의 깊이 25mm 들어간 지점의 온도는 다음과 같다.