斷熱管을 위한 環狀空間이 熱傳達에 미치는 影響

국문 초록 (Abstract)

단열재료는 보온·보냉재로서 열 절연용으로 사용되는 대단히 열전도율이 작은 재료이다. 이들의 공통된 특징은 열전도율이 낮음으로써 열을 차단하는 재료이다. 단열재는 공업용의 배관과 냉·난방에 사용되는 덕트(Duct)등의 건축설비용으로 주로 사용되며, 보온·보냉을 위하여 넓은 범위에 걸쳐 응용되고 있다.
일반적인 단열관은 열 에너지를 절약하기 위하여 전도관 외부에 단일 단열재로 절연 효과를 유지하지만 단열재 내부에 환상공간을 만들면 더욱 양호한 절연 효과를 얻을 수 있다.
본 연구에서는 일정한 두께의 단열재에서 단열효과를 개선하기 위하여 단열재 내부에 환상공간을 만들어서 열전도율이 매우 작은 공기층을 두고 이 환상공간의 간격이 단열효과에 미치는 영향을 고찰하였으며, 전도관은 탄소강관(k_(c)□52 W/m ℃)이며, 내부 및 외부 단열재로서는 유리면(glass wool : k_(S1)=k_(S2)□0.059 W/m ℃)으로 가정하였다. 또한 무차원 단열재두께, W/D_(i)=1.38로 고정하고, 전도관의 일반적인 직경인 D=21.7㎜, 단열재의 두께 W=30㎜에 대하여 내부단열재의 두께를 주요변수로 하여, 내부단열재 두께의 변화에 따른 환상공간의 간격변화에 대하여 나타나는 열전달의 특성을 수치해석 하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The effect on heat transfer in the cylindrical annulus for an insulated tube has been studied numerically by the finite difference method. The parameters considered here include Rayleigh number, Ra, Prandtl number, Pr, dimensionless gap width, S/W, and inner insulated wall thickness, S1/W.
The heat transfer rate increases with increasing inner insulated wall thickness, however the effect of inner insulated wall thickness is not significant when S/W≥0.65 at Ra=2×10^(4), Pr_(fa)=0.71, W/D_(i)=1.38.
The heat transfer rate decreases at S/W≤0.45 and then increases apparently as S/W increases at Ra=2×10^(4), Pr_(fa)=0.71, W/D_(i)=1.38, S1/W=0.1. Therefore, it is suggested that the optimum dimensionless gap width for insulation is (S/W)_(opt)≡0.45 at Ra=2×10^(4), Pr_(fa)=0.71, W/D_(i)=1.38, S1/W=0.1. In the same way, the optimum dimensionless gap widths shows (S/W)_(opt)≡0.5 at S1/W=0.2 and S1/W=0.3

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅱ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구 배경 = 1
• 2. 연구 동향 = 2
• 3. 연구목적 및 내용 = 5
• Ⅱ. 수치해석 = 6
• 1. 기본 이론 = 6
• 가. 지배 방정식 = 6
• 나. 경계조건 = 11
• 2. 수치해석 방법 = 12
• 가. 유한차분방정식 = 12
• 나. 해석방법 = 19
• Ⅲ. 결과 및 고찰 = 24
• Ⅳ. 결론 = 38
• 참고문헌 = 39
• ABSTRACT = 41