열전달의 기본이론

소개글

열전달의 기본이론을 최대한 쉽게 정리하였습니다.

목차

1. 전도열전달 3

2. 복사열전달 6

3. 대류열전달 10

4. 복합된 열전달 유형 15

5. 원통관에서의 열전달 19

본문내용

열전달
열역학에서 열은 온도차 혹은 온도 구배(gradient)에 의한 에너지의 전달로 정의한다. 이와 같은 관점에서 열역학에서는 단지 2가지 형태의 열전달 즉, 전도와 복사만을 열전달로 인식한다. 예를 들면, 강관 벽을 통하는 열전달은 전도이며 태양으로부터 지구 혹은 우주선으로의 열전달은 복사로서 이들 열전달은 분자 혹은 아원자 규모에서 일어난다. 대기압 상태의 공기 중 열전도는 분자들이 매우 짧은 거리(～0.65㎛)를 이동하여 다른 분자와 충돌하여 에너지를 교환함으로 이루어진다. 반면에 복사는 공기 중에서 한 면에서 다른 면으로 이동할 때 거의 방해를 받지 않고 이동하는 광자(photon)에 의하여 이루어진다. 따라서 전도와 복사 사이의 중요한 차이점은 전도인 경우 에너지의 전달이 평균 자유 이동 거리(mean free path)가 짧은 분자에 의하여 이루어지며 복사인 경우 긴 평균 자유 이동 거리를 갖는 광자에 의하여 이루어지는 것이다. 그러나 고진공 장치의 특성에서 나타나는 것처럼 매우 낮은 압력하의 공기에서는 분자들의 평균 자유 이동 거리가 장치의 크기보다 더 길어 분자들이 한 면에서 다른 면으로 방해를 받지 않고 이동할 수도 있다. 이 경우 분자들에 의한 열전달은 복사에서와 유사한 법칙에 따르게 된다.
유체는 자신의 질량과 속도에 의해 운동량(momentum)을 전달시킬 수 있으며, 또한 자신의 온도로써 에너지를 전달시킬 수 있다. 엄밀히 말하면 대류란 물체의 운동에 의한 에너지의 전달이다.(이같은 의미에서 움직이는 고체도 에너지를 대류에 의해 전달시킬수 있다.) 그러나 공학에서는 일반적으로 대류란 말은 보다 넓은 의미로 사용하며 이러한 맥락에서 한 면에서 움직이는 유체로의 열전달도 비록 유체가 정지 상태에 있는 고체면의 인접 부근에서는 전도와 복사에 의하여 열전달이 주로 이루어지나 대류 혹은 대류 열전달로 부른다. 이런 의미에서 대류를 일반적으로 하나의 독특한 형태의 열전달로 간주한다. 대류 열전달의 예로서는 자동차 방열기로부터의 열전달 혹은 극초음속(hypersonic) 비행체 표면으로의 열전달 등을 들 수 있다.

참고 자료

없음