귀여운 촌아의 작은상자

열역학 3-123.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 3-123

문제 3-122를 이소부탄(isobutane)에 대해서 다시 계산한다.

가정: 탱크 내에는 액체 이소부탄만 존재한다. 탱크의 체적과 주위 온도는 항상 일정하다고 가정한다.

풀이: 부록에 있는 일반적인 액체, 고체 그리고 음식에 대한 물성치 표 Properties of common liquids, solids, and foods TABLE A-3를 참고하면

이소부탄은 1기압 하에서 끓는점, 기화 잠열, 밀도가 아래와 같다.

주위 온도가 1기압에서 이소부탄의 끓는점보다 높으므로 탱크 안의 이소부탄이 액체 상태로 존재하기 위해서는 끓는점, 즉, 포화 온도 이하여야 한다.

그러므로 탱크 내 이소부탄의 온도는 끓는점, 즉, 포화 온도가 되므로 아래와 같다.

이때 탱크 내의 액체 이소부탄의 질량은 다음과 같고,

탱크 태의 전체 이소부탄을 기화하기 위해 주위에서 전달된 총 열전달량은 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-122.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 3-122

액체 프로판이 들어 있는 탱크에서 1 기압이 될 때까지 프로판이 누출될 때,

이때의 프로판 온도와 액체 프로판을 기화시키기 위해 프로판으로 전달되는 총 열전달량을 구한다.

가정: 탱크 내에는 액체 프로판만 존재한다. 탱크의 체적과 주위 온도는 항상 일정하다고 가정한다.

풀이: 부록에 있는 일반적인 액체, 고체 그리고 음식에 대한 물성치 표 Properties of common liquids, solids, and foods TABLE A-3를 참고하면

프로판은 1기압 하에서 끓는점, 기화 잠열, 밀도가 아래와 같다.

주위 온도가 1기압에서 프로판의 끓는점보다 높으므로 탱크 안의 프로판이 액체 상태로 존재하기 위해서는 끓는점, 즉, 포화 온도 이하여야 한다.

그러므로 탱크 내 프로판의 온도는 끓는점, 즉, 포화 온도가 되므로 아래와 같다.

이때 탱크 내의 액체 프로판의 질량은 다음과 같고,

탱크 태의 전체 프로판을 기화시키기 위해 주위에서 전달된 총 열전달량은 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-73.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 3-73

열역학 2-67.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 2-67

물이 상부의 탱크로 펌프-모터 장치를 통하여 공급될 때, 펌프-모터 장치의 전체 효율과 펌프 입구와 출구의 압력 차이를 계산한다.

가정: 물의 체적유량과 수면의 높이 차는 일정하다. 파이프의 마찰 손실과 운동에너지 변화는 무시한다. 물의 밀도는 일정하고 균일하다.

풀이: 펌프 입구에서의 수면을 기준점으로 할 때, 상부 탱크 수면까지의 위치 에너지는 다음과 같고,

각각의 수면은 모두 대기 중에 노출되어 있으므로 각 지점에서의 압력은 대기압으로 서로 같다.

따라서 펌프 입구와 탱크 수면까지의 유동 에너지 변화는 없다.

그러므로 물의 역학적 에너지 변화율은 다음과 같다.

(a) 따라서 펌프-모터 장치의 전체 효율은 다음과 같다.

파이프의 마찰 손실과 운동 에너지 변화를 고려하지 않고 펌프의 입구와 출고의 높이 차가 없다고 할 때,

펌프를 통과하는 물의 역학적 에너지 변화는 유동 에너지 변화와 같다. (b) 따라서 펌프 입구와 출구의 압력 차이는 다음과 같다.

열역학 1-69.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 1-69

탱크에 연결된 수은주의 높이차를 구한다.

가정: 공기를 제외한 유체는 비압축성 물질로 가정한다. 관 내부의 모세관, 마찰 효과 등은 고려하지 않는다.

유체면의 높이는 평형상태이다. 유체의 비중과 대기압, 중력 가속도 등은 일정하고 균일하다.

풀이: 물의 밀도가 1000kg/m3일 때 관을 따라 압력에 대해 식을 세우면 다음과 같다.

따라서 수은주의 높이에 대해 식을 정리하면 다음과 같다.

그러므로 수은주의 높이는 다음과 같다.

열역학 1-68.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 1-68

탱크에 연결된 수은주의 높이차를 구한다.

가정: 공기를 제외한 유체는 비압축성 물질로 가정한다. 관 내부의 모세관, 마찰 효과 등은 고려하지 않는다.

유체면의 높이는 평형상태이다. 유체의 비중과 대기압, 중력 가속도 등은 일정하고 균일하다.

풀이: 물의 밀도가 1000kg/m3일 때 관을 따라 압력에 대해 식을 세우면 다음과 같다.

따라서 수은주의 높이에 대해 식을 정리하면 다음과 같다.

그러므로 수은주의 높이는 다음과 같다.

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 1-58

액주식 압력계의 밀도와 유면 높이 차가 주어져 있을 때, 탱크 내의 절대압력을 구한다.

가정: 탱크 내부의 압력은 균일하고 일정하다. 액주식 관의 표면장력, 모세관 효과 등은 무시한다.

액주식 압력계의 오일은 밀도가 일정하고 균일하며, 중력 가속도는 일정하다.

풀이: 탱크 내부의 절대압력은 탱크 내부의 계기압력과 대기압의 합이므로 아래와 같다.

따라서 탱크 내의 공기의 절대 압력은 다음과 같이 계산된다.

열역학 1-7.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 1-7

풀이 채워진 탱크의 중량을 구한다.

가정: 물의 밀도는 균일하고 일정하다. 중력 가속도 g는 일정하다.

풀이: 물이 채워진 탱크의 질량은 채워진 물의 질량과 탱크의 질량의 합이므로 각각의 질량은 다음과 같다.

따라서 물이 채워진 탱크의 중량은 다음과 같다.

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.