열전도
- 푸리에 법칙
- Q̇ = kAΔT/L
- 전도 열저항
- R = L/(kA)
- 대류 열저항
- R = 1/(hA)
- 직렬 열저항
- Q̇ = ΔTtotal/ΣR
- U값
- U = 1/(ΣR·A)
공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 4개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.
벽은 암면 50 mm와 벽돌 100 mm(으)로 이루어지며 면적은 12 m²이다. 바깥 양면은 25 °C와 -2 °C이다. 두 층 경계면의 온도 Ti을(를) 구하시오.
100 mm 벽돌와 50 mm 콘크리트(으)로 된 벽이 21 °C인 방과 -1 °C인 바깥 공기를 나눈다. 대류 열전달 계수는 실내 10 W/(m²·K), 실외 30 W/(m²·K)이고, 벽 면적은 4 m²이다. 벽의 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.
셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 430 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 110 °C에서 45 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 50 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.88이고 U = 800 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.
향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 115 °C에서 60 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 15 °C로 들어간다. 내관의 지름은 50 mm이며 U = 250 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.
답: Ti = 0.7 °C
열저항: 직렬 층을 지나는 정상 열흐름은 직렬 저항을 흐르는 전류처럼 동작합니다: Q̇ = ΔT/ΣR. 전도층은 R = L/(kA), 대류면은 R = 1/(hA). 각 층의 온도 강하는 그 열저항에 비례합니다.
첫 번째 층에서 온도가 Q̇·R₁만큼 떨어집니다.
답: U = 3.247 W/(m²·K)
열저항: 직렬 층을 지나는 정상 열흐름은 직렬 저항을 흐르는 전류처럼 동작합니다: Q̇ = ΔT/ΣR. 전도층은 R = L/(kA), 대류면은 R = 1/(hA). 각 층의 온도 강하는 그 열저항에 비례합니다.
답: A = 15.28 m²
LMTD method: the temperature difference between the streams changes along the exchanger, so the rate equation uses its logarithmic mean: Q̇ = U·A·ΔTlm, with ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂), where ΔT₁ and ΔT₂ are the differences at the two ends. Counter-flow gives a larger ΔTlm than parallel flow for the same inlet and outlet temperatures.
대향류에서는 고온 입구가 저온 출구와, 고온 출구가 저온 입구와 마주 봅니다.
답: L = 51.06 m
LMTD method: the temperature difference between the streams changes along the exchanger, so the rate equation uses its logarithmic mean: Q̇ = U·A·ΔTlm, with ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂), where ΔT₁ and ΔT₂ are the differences at the two ends. Counter-flow gives a larger ΔTlm than parallel flow for the same inlet and outlet temperatures.
대향류에서는 고온 입구가 저온 출구와, 고온 출구가 저온 입구와 마주 봅니다.
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