열전달

요약 열에너지의 이동현상을 의미한다. 넓은 의미로는 전도, 복사, 대류현상을 모두 가리키지만 좁은 의미로는 유체와 고체의 표면사이에서 전달되는 열을 가리킨다.

열이동 ·전열(傳熱)이라고도 한다. 일반적으로 물체들 사이의 열전도 ·대류 ·열복사 등 3가지 열이동 과정을 총칭하지만, 좁은 의미로는 유체와 고체 표면 사이에서 열을 주고 받는 현상만을 가리킨다.

열전달에는 크게 유체 흐름이 자연(자유)대류일 경우(가열된 방바닥이나 벽면에 의한 난방)와 강제대류일 경우(비행체 표면으로부터의 열방출이나 열교환기 관벽 내외의 열교환), 유체의 상이 변화하지 않을 경우와 변화할 경우(비등이나 응축을 수반하여 보일러나 콘덴서 등의 성능을 좌우하는 열전달) 등이 있다. 경계층이 층류를 이룰 때와 난류를 이룰 때, 또는 그 둘이 함께 공존할 때 등에 따라 열전달 현상은 달라진다.

이 경우 유체와 고체 표면 사이 유체의 얇은 층(경계층)에서는 열전도에 의해 열이 전달되지만, 경계층 밖 유체에서는 열이 유체 자체의 대류에 의해 운반된다. 이렇게 열전도와 대류가 복잡하게 얽힌 열전달을 대류열전달이라 한다. 그 외에도 고체와 유체 사이에는 복사에 의한 복사열전달이 있는데, 보통 열전달이라 하면 대류열전달을 가리킨다. 이 경우 고체 표면의 온도를 t^S, 유체의 온도를 t라 하면, 단위시간에 단위면적을 통과하는 열량 Q는 Q=a(t^S－t)가 된다. 이때,a를 열전달률이라 한다. 열전달률 a(㎉/㎡·h·deg)를 포함하는 식은 보통 무차원수인 누셀트수로 표시한다.