열전달(Heat Transfer)
2012년도 1학기(제 10주)
기계자동차공학부
박 승 운
제6장 비등과 응축
(Boiling & Condensation)
제6장 비등과 응축
◈ 학습목표
o 상변화 과정에 대한 이해 o Pool Boiling 곡선의 이해 o 물방울 응축과 유지과정의 이해
o 생활 주변에서 일어나는 비등현상과 응축현상 관찰
◈ 학습성과
o Pool boiling 메커니즘에 대해 설명할 수 있어야 함.
o 물방울 응축 메커니즘에 대해 설명할 수 있어야 함.
o 아파트 벽에서 발생하는 겨울철 결로현상에 대해 원인과 대책을 설명할 수
있어야 함.
강의 내용 및 순서
■ 비등 열전달 ■ Pool 비등 ■ 유동비등 ■ 응축 열전달 ■ 막응축
■ 수평관 내의 막응축 ■ 물방울 응축
■ 종합요약
제6장 비등과 응축
제6장 비등과 응축
■ 비등열전달
o 증발(evaporation) : 액체의 증기계면에서 증기압이 주어진 온도에서의 액체 포화압력보다 적을 때 액체 표면에서 발생하는 현상
⇒ 기포를 형성하지 않음.
⇒ 건조, 땀의 증발, 젖은 냉각탑에서의 폐열 방출
o 비등(boiling) : 액체의 포화온도 보다 높은 온도로 고체면이 유지되고 있을 때 고체와 액체의 계면에서 발생하는 현상 ⇒ 기포가 형성되고 성장함에 따라 생기는 복잡한
유체운동 형태
제6장 비등과 응축
■ 비등열전달
※ 비등(Boiling) :총체적인 유체의 유동 여부에 따라 - 풀비등(pool boiling)
- 유동비등(flow boiling) 또는 강제 대류비등
※ 비등(Boiling) :총체적인 유체의 온도에 따라 - 아냉비등(subcooled boiling)
- 총체비등(bulk boiling) 또는 포화비등
제6장 비등과 응축
■ 비등열전달
제6장 비등과 응축
■ 풀비등(Pool Boiling)
◀ 풀비등의 다양한 비등영역 a) 자연대류 비등
b) 핵비등 c) 천이비등 d) 막비등
제6장 비등과 응축
■ 풀비등(Pool Boiling)
◈ 비등구역과 비등곡선
o 자연대류 비등(A 이하) o 핵비등(A~C)
-A~B : 기포 소멸 -B~C : 기포수 증대 ※ C : 임계열유속 o 천이비등 (C~D)
※ D : Leidenfrost point o 막비등(D~E)
제6장 비등과 응축
■ 풀비등(Pool Boiling)
◈ 비등구역과 비등곡선
제6장 비등과 응축
■ 풀비등(Pool Boiling)
◈ 열전달 상관식
▶ 핵비등
▶ 최대 열유속
제6장 비등과 응축
■ 풀비등(Pool Boiling)
◈ 열전달 상관식
▶ 최소열유속
▶ 막비등
제6장 비등과 응축
■ 풀비등(Pool Boiling)
◈ 열전달 증진
▶ 가열표면에 핵형성 증진을 위한 표면 변형
⇒ 막비등에서 10배 정도, 임계열유속은 3배 정도 증가
▶ 기계적인 교반이나 표면에 진동 등을 부과
제6장 비등과 응축
■ 유동비등(Flow Boiling)
; 유체가 상변화 하는 과정 중 펌프와 같은 외력에 의하여 강제로 유동하면서 발생 o 외부 유동비등 : 유체가 가열표면 위를 흐르는 경우
o 내부 유동비등 : 유체가 가열표면 내부를 흐르는 경우
제6장 비등과 응축
■ 응축 열전달(Condesation)
o 막응축 ; 증기의 온도가 포화온도, Tsat 이하로 감소될 때 발생
o 물방울 응축 ; 증기가 포화온도보다 낮은 온도의 액체 자유표면이나 기체에 노출되었을 때 발생
※ 물방울 응축은 막응축에 비해 10배 이상의 열전달률을 얻을 수 있음.
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 유동구역
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 열전달 관계식
1. 수직평판
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 열전달 관계식
1. 수직평판
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 열전달 관계식
1. 수직평판
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 열전달 관계식
1. 수직평판o 파형 층류 유동
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 열전달 관계식
1. 수직평판o 난류 유동
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 열전달 관계식
2. 경사진 평판3. 수직관
식(6-22) 적용 가능
4. 원통과 구
제6장 비등과 응축
■ 막응축(Film Condesation)
◈ 열전달 관계식
5. 수평관 쌓기o 증기속도에 의한 영향
- 액체와 동일방향일 경우 : 막 두께 감소, 열전달량 증가 - 액체와 반대방향일 경우 : 막 두께 증가, 열전달량 감소
o 응축기에서 비응축 가스의 나타남
- 응축 열전달에 나쁜 영향을 끼침.
: 비응축 가스를 주기적으로 제거해야 함.
제6장 비등과 응축
■ 수평관 내의 막응축(Film Condesation)
제6장 비등과 응축
■ 물방울 응축(Dropwise Condesation)
제6장 비등과 응축
▣ 종합요약
◈ 풀비등(Pool Boiling) : 비등구역과 비등곡선
o 자연대류 비등(A 이하) o 핵비등(A~C)
-A~B : 기포 소멸 -B~C : 기포수 증대 ※ C : 임계열유속 o 천이비등 (C~D)
※ D : Leidenfrost point o 막비등(D~E)
제6장 비등과 응축
▣ 종합요약
◈ 핵비등
제6장 비등과 응축
▣ 종합요약
◈ 막응축
o 수직 평판
o 수평관
◈ 물방울 응축
◈ 다음강의(예고) - 복사열전달(1)
* 열복사와 전자기 스펙트럼이란?
* 복사강도, 방사율과 흡수율, 반사율과 투과율 등에 대해 논의한다.
* 주위에서 실제 발생하는 복사 열전달 현상에 대해 관찰
