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1[7급 국가직 전달현상] 22년 1회차

윗면과 아랫면의 면적의 합이 25 cm²인 평판이 온도 300 K으로 유지되는 유체에 잠겨 있다. 평판 내부에 매몰된 주울(Joule) 방식의 가열 시스템으로 전기가 100 W 유입되어, 평판 표면의 온도가 350 K으로 유지된다. 이 때의 대류열전달 계수[W m^-2 K^-1]는? (단, 평판은 매우 얇아서 대류에 의한 열전달은 윗면과 아랫면에서만 고려하고, 평판 표면의 온도는 균일하다고 가정한다)

0.08

80,000

해설

대류 열전달계수는 뉴턴 냉각 법칙으로 구하며  $800\,\mathrm{W\,m^{-2}\,K^{-1}}$ 이다.
정상상태에서 주울 발열이 모두 대류로 빠져나간다:  $Q=hA(T_s-T_\infty)$ 
면적 환산:  $A=25\,\mathrm{cm^2}=2.5\times10^{-3}\,\mathrm{m^2}$ 
 $h=\dfrac{100}{2.5\times10^{-3}\times(350-300)}=\dfrac{100}{0.125}=800$ 
면적을  $\mathrm{cm^2}$  수치 그대로 넣으면 0.08이 나오므로 SI 환산에 주의한다.

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