경막전열계수

요약 고체와 유체 사이에 온도차가 있어서 전도 및 대류에 의한 열교환이 일어난다. 이 때의 전열속도는 전열면적, 온도의 차에 비례하는데 비례상수가 경막전열계수이며, 그 값은 유체가 흐르는 상태에 따라 다르다.

고체와 유체 사이에 온도차가 있으면 둘 사이에서 전도 및 대류(對流)에 의한 열교환이 일어난다. 이때의 전열속도(傳熱速度) q(㎉/h)는 전열면적 A(㎡)에 비례하며, 유체의 평균온도 t(℃)와 벽온(壁溫) t_w(℃)의 차에 비례하므로 다음의 식으로 표시할 수 있다. q=hA(t－t_w) 이때 비례상수 h(㎉/m²·h·℃)가 경막전열계수이며, 그 값은 유체가 흐르는 상태에 따라 다르다.

열교환기(熱交換器) 등과 같이 고체벽을 사이에 두고 온도가 다른 유체 사이에서 열이동이 일어나는 경우, 고온유체의 평균온도 t₁과 저온유체의 평균온도 t₂의 차를 온도의 추진력(推進力)이라고 하면 고온유체로부터 저온유체에의 전열속도는 q=U₁A₁(t₁－t₂) 로 표시할 수 있다. 계속 U₁을 총괄전열계수(總括傳熱係數) 또는 총괄열전달계수라고 하며, 다음 식으로 표시된다.

여기서 h₁은 고온유체 쪽의 전열계수, L은 고체벽의 두께, k는 고체의 열전도율, h₂는 저온유체 쪽의 전열계수, A_av는 고체벽의 평균전열면적이다. U₁은 고온유체 쪽의 면적을 기준으로 사용한 총괄전열계수인데, 저온유체 쪽 면적을 기준으로 하여 표시할 수도 있다. 일반적으로 각각 경막에서의 전열계수를 명확하게 알 수 있으면 조작조건의 변화에 대한 열교환기의 성능예측이 가능하기 때문에 바람직하지만, 실용상으로는 총괄전열계수를 사용한다.