( H t T f )( H t T f )( Heat Transfer )( Heat Transfer )

20112011년도년도 22학기학기

김김 내내 현현 교수교수김김 내내 현현 교수교수

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열열 전전 달달 의의 중중 요요 성성열열 전전 달달 의의 중중 요요 성성

- 에어컨QH

응축기

에어컨

증발기

팽창장치

W

압축기

LQ m h= ΔQL

LQ 을 구현하기 위한 증발기 설계

QH -> 열전달 지식 필요

4QL

W

열열 전전 달달 의의 중중 요요 성성열열 전전 달달 의의 중중 요요 성성

- 전자 장치 냉각

c h i p

• 칩의 온도(T)를 제어하기 위한 냉각장치 설계

-> 열전달 지식 필요

4- 기타 에너지 관련기기 (발전소,자동차, 연료전지등)의 설계에 필요( , , )

열열 전전 달달 메메 카카 니니 즘즘열열 전전 달달 메메 카카 니니 즘즘

전도(conduction) : 고체 내부 (자유전자, 격자 떨림 등) 열전달

대류(convection) : 유체유동에 의한 열전달

복사(radiation) : 빛 ( 전자파 또는 photon)에 의한 열전달

4

전전 ( d i )( d i )전전 도도(conduction)(conduction)

• Fourier 의 열전도 법칙• Fourier 의 열전도 법칙

( ) )∝

면적 (온도차전도열전달량 ∝전도열전달량

두 께

1 2T T TQ k A k Ax x− Δ

= = −Δ Δ

/

x xd Tq Q A kd

Δ Δ

= = −

4d x

열전열전 (Th l d i i )(Th l d i i )열전도도열전도도 (Thermal conductivity)(Thermal conductivity)

4Fi 1 7Fi 1 6 Figure 1-7Figure 1-6

열열 확확 산산 율율(Th l diff i i )(Th l diff i i )열열 확확 산산 율율(Thermal diffusivity)(Thermal diffusivity)

Heat conducted k 2( / )pHeat stored C

αρ

= = 2( / )m s

4

대대 류류( i )( i )대대 류류(convection)(convection)

• Newton 의 냉각 법칙• Newton 의 냉각 법칙

( )s sQ h A T T∞= −

4T bl 1 5Table 1-5

복복 사사( di i )( di i )복복 사사(radiation)(radiation)

• Stephan Boltzmann 의 법칙• Stephan-Boltzmann 의 법칙

4Q A Tσ= s sQ A Tσ=

• 실제 표면

4s sQ A Tεσ=

4

예예 제제 11 11예예 제제 11--11

T T1 2T TQ k AL−

=

000 2 (15 4)(0.8 / )(48 )

0.25CW m C m

m−

=

1690W=

4

예예 제제 11 22예예 제제 11--22

1 1 ( 4 4 ) 2 22 2eQ W W W= = × =2 2

2 2 21 1 (0.05 ) 0.001964 4

A D m mπ π= = =4 4

2

(22 )(0.03 )(0 00196 )(15 )o

QL W mkA T C

= =Δ 2(0.00196 )(15 )oA T m CΔ

22.4 / oW m C=

4

. /W m C

예예 제제 11 44예예 제제 11--44

(60 )(1.5 ) 90Q VI V A W= = =( )( )Q

(0 003 )(2 )A DL m mπ π (0.003 )(2 )sA DL m mπ π= =20.01885m=

90Q W4

22

90 34.9 /( ) (0.01885 )(152 15)

oo

s s

Q Wh W m CA T T m C∞

= = =− −

예예 제제 11 44예예 제제 11--44

4 4( )4 4( )w s s wQ A T Tεσ= −

8 2 4 2(0 95)(5 67 10 / )(1 4 )W m K m−×(0.95)(5.67 10 / )(1.4 )W m K m= ×4 4 4[(30 273) (10 273) ]K× + − +

152W=

4

예예 제제 11 66예예 제제 11--66

( )Q hA T T= −( )conv s sQ hA T T∞

2 2(6 / )(1.6 )(29 20)o oW m C m C= −

86.4W=

4 4( )Q A T Tεσ= −( )rad s sQ A T Tεσ ∞=8 2 4 2(0.95)(5.67 10 / )(1.6 )W m K m−= ×

4 4 4[(29 273) (20 273) ]K× + − +

81 7W

4

81.7W=

(86.4 81.7) 168.1total conv radQ Q Q W W= + = + =( )total conv radQ Q Q

예예 제제 11 77 ( )공기층예예 제제 11--77 ( )a 공기층1 2 2 1 9c o n d

T TQ k A WL−

= =

4 41 2( ) 368radQ A T T Wεσ= − =

5 8 7t o ta lQ W=t o ta lQ

( )b 진공368radQ W= 0condQ =

( )c 우레탄( )c 우레탄1 2 260cond

T TQ kA WL−

= = 0ra dQ =

4( )d 초단열재

1 2 0 2T TQ kA W−= = 0ra dQ =0.2condQ kA W

L= = 0ra dQ

예예 제제 11 99예예 제제 11--99

( )A q hA T Tα = ( )s solar s sA q hA T Tα ∞= −

2

2

0.6 (700 / )2550 /

solars o

q W mT Th W m C

α∞

×= + = +

50 /h W m C

33.4 oC=

4