전달공정 연습문제 풀이 4 제 4장: 4.10-2, 4.10-3, 4.11-4
한경대 화공과 임영일 4.10-2. 빵이 오븐으로부터 받는 복사에너지량 (W/K) 계산.
Tbread=373 K εbread = 0.85
size=114.3×114.3×330mm Tsurround=477.4K
빵은 오븐에 비해 매우 작고 자연대류는 무시한다.
풀이) 주변에서 빵으로 전달되는 복사에너지량은 Stefan-Bolzmann 법칙에 의하여
4 s b b
s AT
q→ =ε⋅σ⋅
빵이 주변으로 보내는 복사에너지량은
4 b b s
b AT
q→ =ε⋅σ⋅
이므로, 실질적으로 빵이 받은 복사에너지양은
) ( s4 b4
b s b b s net
T T A
q q q
−
⋅
⋅
⋅
=
−
= → → σ ε 여기에서
K T
K T
m A
K m
W
b s b
373 4 . 477
) (
1393 . 0 33 . 0 1143 . 0 3 1143 . 0 2
10 676 . 5
85 . 0
2 2
4 2 8
=
=
=
×
× +
×
=
×
=
=
−
제외 밑면 σ
ε
따라서
W qnet=219.0
4.10-3 수증기 파이프로부터의 복사와 대류에 의한 전달에너지 계산
Tsur=297.1 K tube
Ttube=374.9 K D=0.1683 m εtube = 0.79 L=0.305m
a) 먼저 튜브의 복사에 의한 실질적 열손실을 계산한다.
1
전달공정 연습문제 풀이 4 제 4장: 4.10-2, 4.10-3, 4.11-4
한경대 화공과 임영일
2
( )
W
K K DL
m W T T A
qradiation tube sur
5 . 86
1 . 297 9 . 374 ) ( 10
676 . 5 79 . 0
) (
4 4 4
4 2 8
4 4
=
−
⋅
⋅
×
⋅
=
−
⋅
⋅
⋅
=
− π
σ ε
b) 대류에 의한 열손실량을 구하기 위하여 먼저 대류계수를 구해야 한다. 대류계수는 <표4.7-2> 에서 수평튜브에 관한식으로 근사적으로 구한다고 한다면,
K m
W m
K K
D
hconvection T 2
25 . 0 25
. 0
12 . 1683 6
. 0
1 . 297 9 . 32 374 . 1 32
.
1 =
−
=
= ∆
따라서 대류전달에너지량은
W K
m K DL m T W
T A h
qconvection = convection⋅ ⋅( tube− sur)=6.12 2 ⋅(π ) 2⋅(374.9−297.1) =76.79
c) 따라서 튜브가 복사와 대류에 의한 열손실량은 두 손실량의 합이다.
W W
W q
q
qtotal = r+ c =86.5 +76.8 =163.3
4.11-4 평행으로 위치하는 두 평판 사이의 복사
A=3.35m2, T1=811K, ε1=1 or 0.8
A, T2=533K, ε2= 1 or 0.7
a) 두 평판이 흑체라고 가정할 때 아래평판이 받은 실질적 복사열을 구하시오.
두 평판이 흑체라고 가정하면 흡수율과 방출율이 모두 1 이므로, 두 물체사이의 실질적 복사열과 같아 진다. 즉, 두 평판사이의 실질복사열은
) 1 )(
1 (
1 1 2
4 2 4 1 2
1εσ ε ε
ε − − −
⋅ −
= T T
A qnet
이고, ε1=1, ε2=1 일때, 이다. q =σ
(
24)
4
1 T
T
net A⋅ −
(
T T)
kWA
qnet 24 66.91
4
1 − =
⋅
=σ 따라서
b) 두 평판이 회색체이고 흡수율이 ε1=0.8, ε2=0.7 일때, 아래 평판이 바든 실질적 복사열을 구하시오.
위에서 주어진 식으로부터 실질적 복사열은 다음과 같다.
T kW A T
qnet 39.86
) 1 )(
1 (
1 1 2
4 2 4 1 2
1 =
−
−
−
⋅ −
=εεσ ε ε