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지름이 15cm인 금속 구의 겉면이 250℃까지 달아올라 있고 둘레 공… | [소방설비기사(기계) 필기] 24년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 24년 3회차

지름이 15cm인 금속 구의 겉면이 250℃까지 달아올라 있고 둘레 공기는 30℃로 유지된다. 이 구가 대류로 내보내는 열이 200W로 측정되었다면 겉면의 평균 대류열전달계수는 약 몇 W/m2·K인가?

1

3.22

2

11.32

3

12.86

4

51.44

해설

대류로 빠져나가는 열은 q=hAΔTq=hA\Delta T 로 잡히므로 계수만 남기면
h=qA ΔTh=\dfrac{q}{A\,\Delta T} 다.

구의 겉넓이는
A=4πr2=πd2=π×0.152=0.0707A=4\pi r^{2}=\pi d^{2}=\pi\times 0.15^{2}=0.0707 m2 이고 온도차는 250−30=220250-30=220 K 이므로
h=2000.0707×220=12.86h=\dfrac{200}{0.0707\times 220}=12.86 W/m2·K 가 된다.
되짚어 12.86×0.0707×220≈20012.86\times 0.0707\times 220\approx 200 W 로 주어진 열량이 그대로 복원된다.

3.22는 겉넓이를 4πd24\pi d^{2} 으로 부풀린 값, 51.44는 구 겉면 대신 원판 단면 πd2/4\pi d^{2}/4 를 넣은 값, 11.32는 온도차 자리에 220 대신 겉면 온도 250을 그대로 밀어 넣은 값이다.

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