Stefano Stefano   39-08-02 00:00 (1) 고체의 열전달속도는 q = k A/t (ΔT) 와 같이 온도차ΔT와 면적A에 비례하고 두께t에 반비례하며 그 비례상수가 k가 됩니다. k는 고체의 열전도도 이고 이 값이 클 수록 열이 잘 전달됩니다. 고체의 내부에서 열이 전달되는 방식은 傳導현상(Conduction)에 의해서 입니다.    (2) 그러나 흐르고 있거나 용기에 담겨있는 유체(액체나 기체)의 경우의 열전달은 고체와는 달리 전도현상(Conduction)과 대류현상(Convection)및 복사현상(Radiation) 함께 복합적으로 일어나기 때문에 열전달해석이 복잡해집니다. 즉 이 때의 열전달은 유체측의 열전달계수(Heat Transfer Coeffcient)와 고체(관벽 혹은 용기벽)열전달계수가 함께 작용하여 전체의 열달이 이루어집니다.    (3) 따라서 (질문에 대한 첫째 답변이 됩니다) 유체의 경우는 "액체의 전도도"가 직접 열전달에 사용되지 않고 "열전달계수"를 사용하여 열전달을 계산하게 됩니다.    열전도와 열전달은 시스템에 따라서 아주 복잡하기 때문에 하나의 학문분야를 이루고 있을 정도입니다. 여기서는 질문에 대한 답변을 위주로 간단히 설명합니다.   (4) 유체의 특징은 유체내에서 물질이 이리저리 유동하고 있기 때문에 이 "대류현상"의 영향이 열전달 현상에서 가장 크게 작용됩니다. 유체가 "층류" 상태로 흐르고 있을 때에는 열전도가 주류를 이루지만 "난류"상태가 되면 대류에 의한 열전달이 주류를 이루게 됩니다. 층류와 난류상태를 구별해주는 지표로 Reynolds No.가 있습니다.   Reynolds No. = ρ*v*d/μ = 밀도*유속*시스템특성길이/점도   Plandtle No. = C*μ/k = 비열*점도/열전도도 (이들에 대해서도 여기서는 더이상 언급하지 않습니다.) (5) 유체측의 열전달 계수 h는 위의 Reynolds No.와 Plandtle No를 이용해서 구합니다.  h = A * (Reynolds No.)^B*(Plandtle No.)^C ....(a)    h:열전달 계수   A,B,C: 열전달 실험에 의해 구해진 상수이며 대략   A(=0.2~0.3), B(=0.6~0.8), C(=0.25~0.35) 범주에 들어갑니다.  공정물질(유체)을 담고 있는 용기벽(고체)의 밖에서 열매체(유체)로 간접가열하는 경우의 열전달 과정은 유체1-->고체-->유체2로 열전달이 일어나는 과정이며 직열로 연결된 전도체에서 전류의 흐름을 방해하는 저항의 크기는 옴의 법칙에 의해 전체 저항 R = R1 + R2 + R3 +... ....(b) 전류=전압/저항      I = V/R ........(c) 와 같이 나타내듯이 열전달의 경우에도 비슷한 수식이 사용됩니다. 전체의 열전달 저항 = (유체1의 열저항)+(고체의 열저항)+유체2의 열저항) (열저항) = (열전달계수의 역수)  1/U = (1/h1) + (1/(k/t)) + (1/h2) = (1/h1) + (t/k) + (1/h2)...(d)  (열전달속도) = (온도차)/(열전달 저항) = (온도차)*(열전달 계수)  단위면적당 열전달속도(q=Q/A)  q =  △T/(1/U) = U △T ..................(e)  전체 열전달 속도 Q = q * A ...............(f) (6) 결론적으로 (a)식을 이용하여 각 유체측의 열전달 계수와 용기병의 열전달계수(=열전도도/두께)로부터 U값을 구해서 (e)식에 의해 단위면적당 열전달 속도를 구하고 여기에 열전달면적 A를 곱해서 전제 열전달 속도 ( kcal/h)를 구하게 됩니다.  (가급적 쉽게 설명하려 했는데 이해를 하셨는지 궁금합니다. 자세한 사항은 주위의 "화공엔지니어"의 도움을 받으세요. 친절히 설명해 주고, 참고서적도 알려줄 것입니다. 이해되지 않은 부분이 있으면 추가질문 바랍니다.)   (1) 고체의 열전달속도는 q = k A/t (ΔT) 와 같이 온도차ΔT와 면적A에 비례하고 두께t에 반비례하며 그 비례상수가 k가 됩니다. k는 고체의 열전도도 이고 이 값이 클 수록 열이 잘 전달됩니다. 고체의 내부에서 열이 전달되는 방식은 傳導현상(Conduction)에 의해서 입니다. (2) 그러나 흐르고 있거나 용기에 담겨있는 유체(액체나 기체)의 경우의 열전달은 고체와는 달리 전도현상(Conduction)과 대류현상(Convection)및 복사현상(Radiation) 함께 복합적으로 일어나기 때문에 열전달해석이 복잡해집니다. 즉 이 때의 열전달은 유체측의 열전달계수(Heat Transfer Coeffcient)와 고체(관벽 혹은 용기벽)열전달계수가 함께 작용하여 전체의 열달이 이루어집니다. (3) 따라서 (질문에 대한 첫째 답변이 됩니다) 유체의 경우는 "액체의 전도도"가 직접 열전달에 사용되지 않고 "열전달계수"를 사용하여 열전달을 계산하게 됩니다. 열전도와 열전달은 시스템에 따라서 아주 복잡하기 때문에 하나의 학문분야를 이루고 있을 정도입니다. 여기서는 질문에 대한 답변을 위주로 간단히 설명합니다. (4) 유체의 특징은 유체내에서 물질이 이리저리 유동하고 있기 때문에 이 "대류현상"의 영향이 열전달 현상에서 가장 크게 작용됩니다. 유체가 "층류" 상태로 흐르고 있을 때에는 열전도가 주류를 이루지만 "난류"상태가 되면 대류에 의한 열전달이 주류를 이루게 됩니다. 층류와 난류상태를 구별해주는 지표로 Reynolds No.가 있습니다. Reynolds No. = ρ*v*d/μ = 밀도*유속*시스템특성길이/점도 Plandtle No. = C*μ/k = 비열*점도/열전도도 (이들에 대해서도 여기서는 더이상 언급하지 않습니다.) (5) 유체측의 열전달 계수 h는 위의 Reynolds No.와 Plandtle No를 이용해서 구합니다. h = A * (Reynolds No.)^B*(Plandtle No.)^C ....(a) h:열전달 계수 A,B,C: 열전달 실험에 의해 구해진 상수이며 대략 A(=0.2~0.3), B(=0.6~0.8), C(=0.25~0.35) 범주에 들어갑니다. 공정물질(유체)을 담고 있는 용기벽(고체)의 밖에서 열매체(유체)로 간접가열하는 경우의 열전달 과정은 유체1-->고체-->유체2로 열전달이 일어나는 과정이며 직열로 연결된 전도체에서 전류의 흐름을 방해하는 저항의 크기는 옴의 법칙에 의해 전체 저항 R = R1 + R2 + R3 +... ....(b) 전류=전압/저항 I = V/R ........(c) 와 같이 나타내듯이 열전달의 경우에도 비슷한 수식이 사용됩니다. 전체의 열전달 저항 = (유체1의 열저항)+(고체의 열저항)+유체2의 열저항) (열저항) = (열전달계수의 역수) 1/U = (1/h1) + (1/(k/t)) + (1/h2) = (1/h1) + (t/k) + (1/h2)...(d) (열전달속도) = (온도차)/(열전달 저항) = (온도차)*(열전달 계수) 단위면적당 열전달속도(q=Q/A) q = △T/(1/U) = U △T ..................(e) 전체 열전달 속도 Q = q * A ...............(f) (6) 결론적으로 (a)식을 이용하여 각 유체측의 열전달 계수와 용기병의 열전달계수(=열전도도/두께)로부터 U값을 구해서 (e)식에 의해 단위면적당 열전달 속도를 구하고 여기에 열전달면적 A를 곱해서 전제 열전달 속도 ( kcal/h)를 구하게 됩니다. (가급적 쉽게 설명하려 했는데 이해를 하셨는지 궁금합니다. 자세한 사항은 주위의 "화공엔지니어"의 도움을 받으세요. 친절히 설명해 주고, 참고서적도 알려줄 것입니다. 이해되지 않은 부분이 있으면 추가질문 바랍니다.)