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열은 어떻게 전달되는가?

Thermodynamics Basic Theory Compressed Air Wiki Physics of Air Compressors

열역학은 물리학의 매우 흥미로운 부문 중 하나로서, 공기압축기를 이해하는 데 특히 유용합니다. 이 문서에서는 열의 전달에 대해 알아본 다음 열역학 소개를 살펴봅니다.

열은 어떻게 전달되는가?

열은 어떻게 전달되는가

동일 물체 내부나 다른 물체 또는 계 사이의 온도 차로 인해 온도 평형상태에 도달할 때까지 열전달이 이루어집니다. 열전달은 다음과 같은 다양한 방식으로 진행될 수 있습니다.

  • 전도를 통해
  • 대류를 통해
  • 복사를 통해

실제 상황에서는 열전달이 동시에 수행되지만 세 방법이 균등하게 진행되지는 않습니다.

전도를 통한 열전달 공식

전도는 입자를 직접 접촉하여 열을 전달하는 현상으로, 고체 간이나 얇은 액체 또는 기체 층 간에 이루어집니다. 진동하는 원자가 운동 에너지의 일부를 인접한 원자로 전달합니다. 이때 에너지를 전달 받은 원자는 원래 원자보다 더 약하게 진동합니다.

대류를 통한 열전달 공식

대류는 뜨거운 고체 표면과 인접한 고정 또는 유동성 유체(기체 또는 액체) 간의 열전달을 말하며, 유체의 한 부분이 서로 결합하여 강화됩니다. 대류는 자연 대류와 강제 대류로 발생하며, 자연 대류는 온도차에 의한 밀도 차이로 인해 매개체에서 열이 자연스럽게 전달되는 것을 말하고, 강제 대류는 팬, 펌프 등과 같은 기계적 동인에 의한 유체 이동을 말합니다. 강제 대류에서는 더 높은 혼합 속도로 인해 훨씬 더 높은 열전달이 이루어집니다.

복사를 통한 열전달

복사는 빈 공간을 통해 열이 전달되는 현상입니다. 온도가 0°K 이상인 모든 물체는 모든 방향의 전자기 복사에 의해 열을 발생합니다. 열선이 물체에 닿으면 에너지의 일부가 흡수 및 전달되어 물체를 가열합니다. 흡수되지 않는 열선은 물체를 통과하거나 물체에 반사됩니다. 실제 상황에서 열전달은 전도, 대류, 복사를 통한 동시 열전달의 합계입니다.

열 교환기 내 열전달은 각 지점에서 일반적인 온도차와 총 열전달 계수의 함수입니다. 여기서는 선형 산술 ΔT 대신 대수 평균 온도차 Өm을 사용해야 합니다.

 대수 평균 온도차 공식

대수 평균 온도차는 다음 식에 따라 열 교환기의 두 연결 면 사이의 온도차 관계로 정의됩니다.

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