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1[7급 국가직 전달현상] 26년 1회차

그림과 같이 평면 벽의 한쪽 면(A)은 100  $\mathrm{W\,m^{-2}}$ 의 균일한 열을 받으며, 일정한 온도  $T_0$ 를 유지하고 있다. 반대쪽 면(B)에서는 평균대류열전달계수( $h$ )가 50  $\mathrm{W\,m^{-2}\,K^{-1}}$ 인 25 °C 공기의 대류에 의해 열이 방출된다. 벽의 두께( $L$ )와 벽의 열전도도( $k$ )가 각각 10 cm와 10  $\mathrm{W\,m^{-1}\,K^{-1}}$ 일 때, 정상상태 조건에서 A면의 온도  $T_0$ [°C]는? (단, 전도는  $z$ 방향으로만 일어난다)

27.0

28.0

30.0

31.0

해설

A면의 온도는 28.0 ℃이다.
정상상태에서 같은 열유속이 대류와 전도를 차례로 통과한다.
대류:  $T_B=25+\dfrac{100}{50}=27\,^{\circ}\mathrm{C}$ 
전도:  $T_0=T_B+\dfrac{qL}{k}=27+\dfrac{100\times0.1}{10}=28\,^{\circ}\mathrm{C}$ 
27.0은 B면 온도로, 벽 전도에 의한 온도 강하를 빠뜨린 값이다.
30.0·31.0은 대류(2 ℃)와 전도(1 ℃) 온도 강하의 합 3 ℃를 넘는 값으로 수지와 맞지 않는다.

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