열전달 관련 기출 · 풀이
136회 1교시 13번6. 화학공학개론
건물의 벽체의 구조가 내벽(두께=12 cm, 열전도도=0.4 W/m·K), 중벽(두께=15 cm, 열전도도=0.15 W/m·K), 외벽(두께=10cm, 열전도도=0.5 W/m·K)의 삼중벽으로 되어 있다면 벽 내부와 외부의 온도가 각각 20 ℃, -10 ℃일 때 벽면 1 m²당 전도에 의해 유출되는 열전달량(W/m²)을 구하시오. (단, 삼중벽 내부의 각 벽간 경계면에서의 열전달 저항은 없다고 가정한다.)
본 문제는 삼중벽을 통한 정상상태 열전도 문제로서, 각 벽의 열저항을 계산하여 전체 열저항을 구하고, 온도차를 이용하여 열유속을 계산하는 것이 핵심이다. 벽 내부와 외부 온도, 각 벽체의 두께 및 열전도도를 활용하여 전도에 의한 열전달량을 정확히 계산해야 한다.
전체 해설 보기133회 2교시 1번4. 엔지니어링 문서해석 및 안전 관련 사항
극저온 LNG 저장탱크 설계 시 파열 방지를 위해 고려해야 할 사항을 열전달의 측면에서 설명하시오.
극저온 액화천연가스(LNG) 저장탱크는 극저온 환경으로 인해 파열 위험이 존재하며, 열전달 관점에서 다양한 설계 고려사항이 필요합니다. 본 답안에서는 액화천연가스 저장탱크의 파열 원인을 열전달 측면에서 분석하고, 이를 방지하기 위한 설계 및 운전 방안을 제시합니다. 주요 고려 사항으로는 단열 성능 강화, 증발 가스 관리, 온도 모니터링, 비상 배출 시스템 등이 있습니다.
전체 해설 보기130회 1교시 1번6. 화학공학개론
다음 도식은 가열로(Furnace) 벽면의 열회로(Thermal Circuit)를 보여주고 있다. 바깥쪽 벽 표면온도 T₂ = 625 K이고, 가열로 외부 온도 Tsur = 290 K일 때, 다음 조건에서 가열로 안쪽 벽(Inside Wall) 표면온도 T₁을 구하시오. (단, 각 계면온도는 균일한 것으로 가정) <조건> ① 가열로 벽은 3개 다른 층(a, b, c)으로 구성되며, 열전도도(k)와 두께(x)는 다음과 같다. kₐ = 1.6 W/m·K, xₐ = 0.080 m kᵦ = 1.7 W/m·K, xᵦ = 0.150 m kꞔ = 45.0 W/m·K, xꞔ = 0.00254 m ② 가열로 바깥쪽 벽 표면에서 열전달기구(Heat Transfer Mechanism)는 대류(Convection)와 복사(Radiation)가 병렬로 작용하며, 각 기구의 열전달계수는 다음과 같다. 대류열전달계수, hꞔ = 5.0 W/m²·K 복사열전달계수, hᵣ = 16.3 W/m²·K <가열로 벽면 구성도> <가열로 벽면의 열회로도>
가열로 벽면의 열전달 문제는 복합 열전달(전도, 대류, 복사)을 고려해야 하며, 열 저항 개념을 이용하여 각 층의 열 저항을 계산하고, 전체 열 저항을 통해 내부 벽면 온도를 구할 수 있다. 대류와 복사가 병렬로 작용하는 경우, 해당 열전달 계수를 합하여 계산하는 것이 중요하다.
전체 해설 보기연관 출제 키워드
열전달와(과) 같은 회차·문항에서 함께 출제된 키워드입니다. 연계 학습 시 효율이 높습니다.