유한요소해석 열전달해석

• 특이 현상 (열전현상)을 제외하고는 반드시 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동
• 높은곳에서 낮은 곳으로 돌이 구르듯 고온에서 저온으로 열이 흐르는 것을 무질서도(엔트로피)가 증가하려는 자연의 법칙. 무질서도 = 질서가 없는 정도

1. 전도

• 전도? 정지된 유체나 고체 상태의 물질에서 이웃한 분자의 운동으로 열이 전달되는 현상
• 열전도율(thermal conductivity) : 열에너지를 전도하는 능력을 나타내는 값
• 전도법칙 ? Biot에 의한 실험적 관찰 내용에 기초를 두고 있으며, Fourier의 이름을 따라서 명명

 

 2. 대류

• 유체가 고체의 표면 위로 흐르고 이들 사이의 온도가 서로 다를때에는 액체의 운동에 의하여 유체와 고체 표면 사이에 열전달 발생
• 이러한 열 전달 매커니즘을 대류(Convection)이라고 부른다.
• 자연대류 : 유체 내의 온도차에 따라 발생한 밀도 변화로 부력이 생기고 이 효과로 일어나는 열전달
• 강제대류 : 펌프나 송풍기로 유체를 강제로 흐르게 하는 경우처럼 인위적인 유체 유동에 일어나는 열전달
• 대류 열 전달률은 단순히 온도차에 비례하며, 다음과 같이 뉴턴의 냉각법칙(Newton’s law of cooling)으로 표시된다.

 

 

3. 복사

• 난로를 피우거나 햇빛을 쬐면 따뜻해지는 이유? 온도가 높은 물체로부터 열이 매질없이 바로 전달되기 때문
• 모든 물질은 고온이 되면 그 물체를 구성하고 있는 원자나 분자가 격렬한 진동을 하게 된다.
• 입자들이 진동하는 주위에는 전자기파가 발생하며, 이 전자기파가 각 방향으로퍼져서 방출된다. -> 복사
• 절대온도 Ts인 표면에서 방출하는 최대 복사율
• 스테판 – 볼츠만(Stefan-Boltzmann법칙)