액체가 흐르고 있는 내경이 50mm이고 외경이 56mm인 파이프를 바깥쪽에서 기체로 가열하고 있다. 파이프 안쪽 액체측과 파이프 바깥쪽 기체측의 경막 열전달 계수는 각각 500 W/m 2 ⋅°C, 40W/m 2 ⋅°C이며 파이프의 열전도도는 60W/m oC일 때, 총괄 열전달계수[W/m 2 ⋅°C]는? (단, 액체, 기체와 접촉하는 파이프의 면적은 같다)

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액체가 흐르고 있는 내경이 50mm이고 외경이 56mm인 파이프를 바깥… | [9급 지방직 화학공학일반] 12년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 화학공학일반] 12년 1회차

액체가 흐르고 있는 내경이 50mm이고 외경이 56mm인 파이프를 바깥쪽에서 기체로 가열하고 있다. 파이프 안쪽 액체측과 파이프 바깥쪽 기체측의 경막 열전달 계수는 각각 500 W/m²⋅°C, 40W/m²⋅°C이며 파이프의 열전도도는 60W/m oC일 때, 총괄 열전달계수[W/m²⋅°C]는? (단, 액체, 기체와 접촉하는 파이프의 면적은 같다)

0.027

0.054

18.5

36.9

해설

총괄 열전달계수는 약  $36.9\,\mathrm{W\,m^{-2}{}^{\circ}C^{-1}}$ 이다.
면적이 같다고 했으므로 평면벽처럼 저항을 직렬로 더한다.
 $\dfrac{1}{U}=\dfrac{1}{h_{i}}+\dfrac{x}{k}+\dfrac{1}{h_{o}}$ , 관 두께  $x=\dfrac{56-50}{2}=3\,\mathrm{mm}=0.003\,\mathrm{m}$ 
대입:  $\dfrac{1}{U}=\dfrac{1}{500}+\dfrac{0.003}{60}+\dfrac{1}{40}=0.002+0.00005+0.025=0.02705$ 
결과:  $U=\dfrac{1}{0.02705}\approx36.9$ 
0.027은 저항의 합(1/U)이지 U가 아니므로 역수를 취해야 한다.

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