3-5. 내부지름이 0.1 m, 길이가 20 m인 원관 내로 1 m/s의 평균속도로 20℃의 유체가 흘러들어가고 있다. 이때 원관 내측 표면온도가 100℃이고, 원관 내측 표면과 유체 사이의대류열전달계수가 4000W/(m2·℃)일 때, 유체의 출구온도(℃)와 유체에 전달된 열전달량(kW)을 구하시오.

onha09 2025. 5. 19. 12:31

원관 내 유체의 열전달 계산

내부 지름 0.1 m, 길이 20 m인 원관 내로 1 m/s의 평균 속도로 20°C의 유체가 흘러 들어가고 있습니다. 원관 내측 표면 온도는 100°C이고, 원관 내측 표면과 유체 사이의 대류 열전달 계수는 4000 W/(m²·°C)일 때, 유체의 출구 온도(°C)와 유체에 전달된 열전달량(kW)을 구하시오.

주어진 조건:

내부 지름 (): 0.1 m
길이 (): 20 m
평균 속도 (): 1 m/s
입구 온도 (): 20°C
원관 내측 표면 온도 (): 100°C
대류 열전달 계수 (): 4000 W/(m²·°C)
유체의 밀도 (): 1000 kg/m³
유체의 비열 (): 4180 J/(kg·°C)

계산 과정:

1. 유체의 질량 유량 () 계산:

2. 유체 출구 온도 () 계산:

3. 유체에 전달된 열전달량 () 계산:

결론:

유체의 출구 온도는 약 62.78 °C입니다.
유체에 전달된 열전달량은 약 1405.1 kW입니다.