현재 상황이...

외부가 100도씨 공기 로 고정. 그리고 수직으로 된 파이프 관이 있습니다. 총 길이는 100m 이고요. 직경은 1m

 

이때 공기가 파이프 내부로 들어오기 전 초기 온도는 25도씨 입니다.

 

약간의 문제제시에 문제가 살짝 있지만 100도씨 공기의 의해 25도씨 공기가 데워지면서 상승 기류가 생기는 상황입니다.

 

그리고 그 상승기류는 파이프 안으로 들어갑니다.

 

문제가 이 때 배관 끝에 있는 turbine을 돌리는 열의 양을 구하는 것입니다.

 

제 생각부터 말씀드리자면,

 

저는 이걸 보고 처음에 mechanical energy balance 를 세워봤었습니다.
g델타z + 1/2델타u^2 + 델타p/로 + lw (lost work) + ws (shaft work) = 0

 

그리고 에너지 수지 식( Mdot ( H + PE + KE)= Q + W )으로 으쌰으쌰해서 q를 구하려고 보니까....

 

(설계라서 왠만한 상황은 가정 으로 풀어야 해서,,, 정상상태, 외부온도도 지속적으로 40도유지 등을 가정..)

 

속도 data 델타u 값이 해결이 안되네요.

 

그래서 이쪽이 아닌가보다 해서.

 

자연대류 쪽으로 머리를 굴려봤습니다.

 

아무래도 온도차로 인한 상승기류 이니 저로써는 자연대류를 생각안 할수 없더라고요. 그리고 자연대류는

 

Re 넘버를 이용하지 않으니, 속도텀을 따로 안구해도 되겠구나 해서 이거다! 싶었습니다.

 

그래서 Gr 넘버, Pr 넘버 를 구해서 Nu 넘버를 구한다음 Q=ha델타T 로 구하면 되겠다 했습니다.

 

그런데 여기서 생각해보니,, 제가 배웠던 자연대류는 내부파이프나 평판에서의 열이 외부로 전달되면서 , 외부의 공기 온도가 상승하면서 밀도 차가 생기고, 그로인해 외부 공기가 상승기류가 생기는 상황이였습니다.

그런데 지금은 상황이 정확이 반대네요. 그래서 아, 이것도 아닌가보다 했습니다.

 

강제대류라고 보기에는 문제에서 온도차로 인한 상승기류라고 제시되어있어서 강제대류라고 보기에는 무리가 있어보이고요..

 

그래서 지금 막혔습니다.

여러가지 가정 ( 너무 심한 가정말고 간단한 조건들 ) 은 세우면 되니까, 해결할 수 있는 방향을 알려 주셨으면 합니다.