Chapter 1. 열역학과 열전달의 기초 개념
Basic Concepts of Thermodynamics and Heat Transfer
열역학: 평형상태를 다루고 있으며, 하나의 평형상태에서 다른 평형상태로의
변화를 다룸
열전달: 온도차에 의하여 하나의 시스템에서 다른 시스템으로 전달하는
에너지의 전달율을 결정하는 과학.
1.4 열역학 제1법칙
(시스템에 들어가는 총에너지) - (시스템에서 나가는 총에너지)
= (시스템 내부의 총에너지 변화)
*열역학 제2법칙
열은 고온 ---○---> 저온 열전달을 배우는 목적.
1. 열전달 증진: ex)열교환기
2. 단열:
3. 온도제어
열전달의 형태.
1.전도(Conduction): 고체, 움직임이 없는 기체 or 액체.
2.대류(Convection): 움직이는 액체 or 기체.
3.복사(Radiation): 전자파.
k: 열전도도, 열전도 계수(thermal conductivity)
unit: W/m2=k(。C/m) ∴k = W/m。C
k: 물질의 고유한 물성치(property)
고 체)
금속: 자유전자. ex)구리 300W/m。C, Al 200W/m。C, 철 10-20W/m。C
비금속: 격자진동. ex)다이아몬드 ->컴퓨터의 메인보드
*열전달은 크기와 방향을 가진다.(벡터)
열확산율)
α = k/ρC
ρ:밀도(kg/m3) C: 비열(J/kg。C)
ρC:열용량(J/m3。C)
대류(Convection)
h: 물성치가 아님. 실험적으로 결정되며, 대류에 영향을 주는 모든
변수들, 표면의 기하학적 형상, 유체유동, 유체특성, 유체속도
등에 의해 영향을 받는다.
unit: W/m2。C = W/m2 K
자연대류, 강제대류
복사(Radiation)
σ: 5.67 ×10-8 W/m2K4
K: 켈빈(절대온도)
ε: 방사율
0 ≤ε≤1(흑체)
표면의 상태, 파장, 온도 등에 따라 다름
흡수율(α)
0 ≤α≤1
흑체: 도달한 모든 복사열을 흡수하며 흑체는 완전 흡수체(α= 1)인
동시에 완전한 방사체이다.
Ts > Tsur = εA σ(Ts4 - Tsur4)
= F εA σ(T14 - T24)
ex1-9) 복사의 열적 안락함에 대한 영향
전도(Conduction)
∼ T4(k)
= A σT4
= εA σT4
