귀여운 촌아의 작은상자

열역학 4-79.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 4-79

정방형 황동판이 생산 설비에서 오븐을 통과하며 가열될 때, 오븐 내에서 황동판으로의 열전달률을 구한다.

가정: 황동판의 온도는 항상 균일하며 밀도와 비열은 일정하다. 황동판이 열처리되는 속도는 일정하다.

오븐 내의 온도는 균일하고 일정하다. 황동판의 운동 및 위치에너지 변화는 없다고 가정한다.

풀이: 정방형 황동판 한 개를 계로 선택하면 계의 경계일과 질량의 유출입이 없고 운동 및 위치에너지 변화가 없다.

또한 오븐에서 계로 유입되는 열만 있으므로 에너지 평형식은 다음과 같다.

이때 황동판 한 개의 질량은 다음과 같으므로

황동판 한 개로 전달되는 열량은 다음과 같이 계산된다.

따라서 오븐 내에서 가열되는 황동판들로 전달되는 열전달률은 다음과 같다.

열전달 4-42.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 4-42

가정: 황동판은 넓은 평면으로 1차원 열전달로 가정한다.

황동판의 물성치와 오븐 속의 온도, 대류열전달계수는 일정하고 균일한 값을 가진다.

풀이: 황동판의 비오트 수(Biot number) Bi수는 다음과 같다.

Bi수가 0.1보다 작으므로 집중계 해석을 할 수 있지만 비정상 열전도로 생각한다.

이때 푸리에 수(Fourier number) τ는 다음과 같다.

따라서 단항 근사해법(one term approximation)을 신뢰할 수 있다.

따라서 Bi수에 따른 비정상 1차원 열전도의 단항 근사해법(one term approximation) 계수 표 TABLE 4-2의 값이 다음과 같고,

평면 벽에 대한 해는 다음과 같다.

그러므로 황동판의 외부면의 온도는 다음과 같다.

열전달 4-39.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 4-39

가정: 황동판은 넓은 평면으로 두께방향으로 1차원 열전달로 가정한다.

황동판의 물성치와 외부 공기의 온도, 공기의 대류열전달계수는 균일하고 일정하다.

풀이: 단열된 황동판은 두께가 2배면서 양쪽면이 공기에 노출된 판과 같다.

따라서 비오트 수(Biot number) Bi와 푸리에 수(Fourier number) τ는 다음과 같다.

Bi수가 0.1보다 크므로 집중계 해석을 하기 어렵다.

대형 평면 벽의 비정상 열전도로 생각하고 τ가 0.2보다 크므로 단항 근사해법(one term approximation)을 이용하여 해를 나타내면 다음과 같다.

Bi수에 따른 비정상 1차원 열전도의 단항 근사해법(one term approximation) 계수 표 TABLE 4-2의 값은 다음과 같다.

따라서 문제에 주어진 위치에서 온도는 다음과 같다.