열전달(Heat Transfer)
2012년도 1학기(제 4주)
기계자동차공학부
박 승 운
제2장 정상 열전도(2)
(Heat Conduction on the
Steady State Condition)
제2장 정상 열전도
◈ 학습목표
o 원형관 및 구에서의 정상 열전도에 대한 개념 이해 o 다층구조에서의 열전도 해석의 일반화
o 임계반지름에 대한 개념 이해 o fin 방정식의 유도과정 이해
◈ 학습성과
o 다양한 형상 및 구조에서의 정상상태의 열전달 개념을 적용한 실제 공학적 문제를 해결할 수 있어야 함.
o fin이 설치된 구조에서의 열전달 문제를 해결할 수 있어야 함.
강의 내용 및 순서
■ 원형관과 구에서의 열전도 ■ 임계 단열반지름
■ fin을 통한 열전달
■ 일반 형태에서의 열전달 ■ 종합요약
제2장 정상 열전도
제2장 정상 열전도
■ 원형관 및 구에서의 열전도 ◈ 원형관(cylinder)
제2장 정상 열전도
■ 원형관 및 구에서의 열전도 ◈ 원형관(cylinder)
제2장 정상 열전도
■ 원형관 및 구에서의 열전도 ◈ 구(spherical shell)
제2장 정상 열전도
■ 원형관 및 구에서의 열전도 ◈ 다층 구조
제2장 정상 열전도
■ 원형관 및 구에서의 열전도 ◈ 다층 구조
※ T2 =?
< 예제 2-7, 2-8 >
제2장 정상 열전도
■ 임계 단열반지름(critical radius of insulation)
※
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 방정식
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 방정식
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 방정식
▶ 무한히 긴 fin(Tfin tip = T∞)
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 방정식
▶ fin 끝에서의 열손실 무시( )
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 방정식
▶ fin 끝에서의 대류
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 효율(fin efficiency)
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 효율(fin efficiency)
▶ very long fin
▶ insulated fin tip
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 효율(fin efficiency)
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 효율(fin efficiency)
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 유효도(fin effectiveness)
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 유효도(fin effectiveness) ▶ very long fin
※ Fin을 설계 또는 선정하기 위한 유용한 사항 o Fin 재료의 열전도도(k)는 가능한 한 클수록 좋음.
o Fin 의 접수길이(p)와 단면적(Ac)의 비(p/Ac)는 클수록 좋음.
o Fin의 사용은 대류열전달계수(h)가 낮은 경우에 가장 유용함.
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달
◈ fin 유효도(fin effectiveness)
▶ n 개의 fin을 갖는 표면에 대한 열전달률
제2장 정상 열전도
■ fin을 통한 열전달 ◈ 적정한 fin 길이
※ tanh aL ≤ 1.0 → aL = 5
⇒ L = 5/a
※ 1차원 해석시 다음 조건에서 오차는 1% 미만.
▶ heat sink 에서의 열전달 특성
제2장 정상 열전도
■ 일반 형태에서의 열전달 ◈ 단순 기하학적 형상 적용 : - 1차원 해석 가능
◈ 실제문제 :
- 기하학적 형상 복잡 : 2차원 또는 3차원 - 단순해를 쉽게 구할 수 없음
⇒ 단순해가 얻어지는 열전달 문제 : 일정온도 T1 및 T2의 두 표면에서의 문제 이들 두 표면에서의 정상상태 열전달률은
※ 전도 형상계수(S)는 길이차원을 가지며, 시스템의 형상에만 의존.
(Table 2-5 참조)
예제 2-13, 2-14, 2-15
HW : 문제 2-19, 2-47, 2-88, 2-110
제2장 정상 열전도
▣ 종합요약
◈ 1차원 열전달(원통)
제2장 정상 열전도
▣ 종합요약
◈ 1차원 열전달(구)
제2장 정상 열전도
▣ 종합요약
◈ 임계반지름
제2장 정상 열전도
▣ 종합요약
◈ fin 방정식 o 무한히 긴 fin
o 끝이 단열된 fin
제2장 정상 열전도
▣ 종합요약
◈ fin 방정식
o fin 효율
o fin 유효도
◈ 다차원 열전도문제
◈ 다음강의(예고)
- 비정상상태에서의 열전도 * 비정상상태란 ?
* 집중계란?
* 비정상 온도차트를 이용한 열전도 해석
