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1[7급 국가직 전달현상] 24년 1회차

온도가 30 °C로 일정하게 유지되는 수평 평판 위로 10 °C, 1 atm의 기체 A가 판의 길이 방향으로 1 m s^-1의 자유흐름 속도로 흐르고 있다. 판의 길이 L에 대한 평균 Nusselt 수( $\overline{\mathrm{Nu}}$ )가 다음 관계를 따를 때, 판에서 기체 A로의 열전달 속도[W]는? $\overline{\mathrm{Nu}} = 0.7\mathrm{Re_L}^{1/2}\mathrm{Pr}^{1/3}$ 
Re_L은 특성길이를 L로 계산한 Reynolds 수이다
(단, 판의 길이와 폭은 각각 1 m이고, 평판과 자유흐름 사이 층류 경계층의 기체 A의 점도 = 1 × 10^-4 kg m^-1 s^-1, 밀도 = 1.0 kg m^-3, 열전도도 = 0.05 W m^-1 K^-1, Pr = 1이다)

3.5

7.0

해설

Re → 평균 Nu → 열전달계수 순으로 구하면 열전달 속도는 70 W이다.
 $\mathrm{Re_L} = \dfrac{\rho UL}{\mu} = \dfrac{1.0\times1\times1}{1\times10^{-4}} = 10^4$ 
 $\overline{\mathrm{Nu}} = 0.7\times(10^4)^{1/2}\times1^{1/3} = 70$ 
 $\bar{h} = \dfrac{\overline{\mathrm{Nu}}\,k}{L} = 70\times0.05 = 3.5\ \mathrm{W\ m^{-2}\ K^{-1}}$ 
 $q = \bar{h}A(T_s - T_\infty) = 3.5\times1\times(30-10) = 70\ \mathrm{W}$ 
열전달계수(3.5)에서 멈추거나 온도차를 빠뜨리지 않도록 주의한다.

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