1-1. 대류열전달 관련 누셀수(Nusselt number, Nu)는 강제 및 자연대류로 구분하여 무차원수관계식으로 표현할 수 있다. 아래 관계식의 빈칸에 들어갈 무차원수를 쓰고, 각 무차원수의정의를 설명하시오. 1) 강제대류열전달 : Nu = f( , ) 2) 자연대류열전달 : Nu = f( , )

대류열전달 관련 누셀수(Nusselt number, Nu) 관계식 및 무차원수 정의

1) 강제대류열전달:

• Nu = f(Re, Pr)
  • Re(레이놀즈 수, Reynolds number):
    • 유체의 관성력과 점성력의 비율을 나타내는 무차원수입니다.
    • 유체의 흐름이 층류인지 난류인지 판단하는 데 사용됩니다.
    • Re = (ρVL) / μ (ρ: 유체 밀도, V: 유체 속도, L: 특성 길이, μ: 점성 계수)
  • Pr(프란틀 수, Prandtl number):
    • 유체의 운동량 확산도와 열 확산도의 비율을 나타내는 무차원수입니다.
    • 유체의 열전달 특성을 나타내는 지표로 사용됩니다.
    • Pr = ν / α (ν: 동점성 계수, α: 열 확산 계수)

2) 자연대류열전달:

• Nu = f(Gr, Pr)
  • Gr(그라쇼프 수, Grashof number):
    • 유체의 부력과 점성력의 비율을 나타내는 무차원수입니다.
    • 자연대류에서 유체의 흐름을 결정하는 주요 인자입니다.
    • Gr = (gβΔTL³) / ν² (g: 중력 가속도, β: 열팽창 계수, ΔT: 온도 차이, L: 특성 길이, ν: 동점성 계수)
  • Pr(프란틀 수, Prandtl number):
    • 강제대류와 동일

각 무차원수의 정의

• 누셀 수(Nusselt number, Nu):
  • 유체 경계면에서 대류에 의한 열전달과 전도에 의한 열전달의 비율을 나타내는 무차원수입니다.
  • Nu = hL / k (h: 대류 열전달 계수, L: 특성 길이, k: 열전도율)
• 레이놀즈 수(Reynolds number, Re):
  • 유체의 흐름 특성을 나타내는 무차원수로서, 관성력과 점성력의 비율을 나타냅니다.
  • 레이놀즈 수가 작으면 층류, 크면 난류 흐름을 나타냅니다.
• 프란틀 수(Prandtl number, Pr):
  • 유체의 열 확산도와 운동량 확산도의 비율을 나타내는 무차원수입니다.
  • 유체의 열전달 특성을 나타내는 지표로 사용됩니다.
• 그라쇼프 수(Grashof number, Gr):
  • 유체의 부력과 점성력의 비율을 나타내는 무차원수입니다.
  • 자연대류에서 유체의 흐름을 결정하는 주요 인자입니다.