18-3안지름이 8 cm이고 관 벽의 두께가 2 cm인 파이프가 있다.… | 2018년 식품안전기사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지
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18-3
안지름이 8 cm이고 관 벽의 두께가 2 cm인 파이프가 있다. 이 파이프의 바깥을 두께 4 cm의 단열재로 감쌌으며, 파이프의 열전도도는 17 W/m·℃, 단열재의 열전도도는 0.035 W/m·℃이다. 파이프 안쪽 면이 130 ℃, 단열재 바깥 면이 25 ℃로 유지되는 정상상태일 때 파이프와 단열재가 맞닿은 면(파이프 표면)의 온도는 몇 ℃인지 구하시오.
해설
129.83 ℃
[해설]
원통 벽의 열저항은 길이 1 m당 R = ln(ro/ri) / (2πk)이다. 파이프층과 단열재층은 직렬이라 두 층을 지나는 열류량이 같다.
r1 = 0.04 m, r2 = 0.06 m, r3 = 0.10 m
R관 = ln(0.06/0.04) / (2π × 17) = 0.0038 ℃/W
R단열 = ln(0.10/0.06) / (2π × 0.035) = 2.3229 ℃/W
q = (130 − 25) / (0.0038 + 2.3229) = 45.13 W/m
t2 = 130 − 45.13 × 0.0038 = 129.83 ℃
열저항의 99 % 이상이 단열재에 몰려 있어 온도도 거의 단열재에서 떨어지므로, 파이프 표면 온도가 130 ℃에 바짝 붙어 나오는 것이 정상이다.
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