원통형 전선이 일정한 두께의 플라스틱 피복으로 단단하게 싸여 있다. 원… | [7급 국가직 전달현상] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[7급 국가직 전달현상] 22년 1회차
원통형 전선이 일정한 두께의 플라스틱 피복으로 단단하게 싸여 있다. 원통형 좌표계(cylindrical coordinate system)를 사용하여 분석하였을 때, 피복의 두께와 (가), (나) 조건의 물리량과의 관계를 가장 적절하게 표현한 것은? (단, 전선과 피복 경계면의 온도는 외부 대기 온도보다 높다고 가정한다. 모든 물질은 등방성이며, 전선의 반지름은 일정한 양수의 값으로 고정되어 있다. 정상상태를 가정한다)(가) 전선과 피복 경계면의 온도가 일정할 때, 방향 열전달률
(나) 방향 열전달률이 일정할 때, 전선과 피복 경계면의 온도
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해설
피복 두께가 늘수록 열전달률(가)은 극대를 지나 감소하고, 경계면 온도(나)는 극소를 지나 증가하는 그래프가 알맞다.
원통 피복의 총괄 저항은 로, 두께가 늘면 전도 저항은 커지고 대류 저항은 작아져 임계 반지름 에서 최소가 된다.
경계면 온도가 일정하면 가 R 최소점에서 극대이고, 열전달률이 일정하면 경계면 온도 가 같은 점에서 극소이다.
- 열전달률과 온도가 모두 극대를 지나 감소하는 그래프는 온도 곡선의 경향이 반대이다.
- 열전달률이 극소, 온도가 극대를 갖는 그래프는 두 곡선이 모두 뒤집혀 있다.
- 열전달률과 온도가 모두 극소를 지나 증가하는 그래프는 열전달률 곡선의 경향이 반대이다.
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