열전달 계산기
열 해석을 위한 전도, 대류, 복사 열전달률을 계산합니다.
열전달률
열전달 방식을 선택하고 일관된 SI 단위로 물성값을 입력하세요.
열전달이란
열전달은 온도 차로 발생하는 열에너지의 이동입니다. 공학에서는 일반적으로 전도, 대류, 복사로 구분합니다. 이 계산기는 표준 SI 입력값을 사용하여 각 방식의 정상 상태 열전달률을 와트로 제공합니다. 양의 결과는 입력한 고온 측 또는 표면에서 저온 측 또는 주위로 열이 흐른다는 뜻입니다. 두 온도를 바꾸면 음수가 되며 반대 방향의 열 흐름을 나타냅니다.
전도는 정지한 물질을 통해 에너지를 전달합니다. 열전도율이 일정한 평판층에서는 푸리에 법칙에 따라 열전도율, 면적, 온도 차를 곱한 뒤 층 두께로 나눕니다. 면적, 열전도율 또는 온도 차가 커지면 열전달률이 증가하고, 층이 두꺼워지면 감소합니다. 이 단순화된 모델은 일차원 열 흐름, 균일한 물성, 내부 발열 없음, 무시할 수 있는 접촉 열저항을 가정합니다.
대류는 표면과 공기나 물처럼 움직이는 유체 사이에서 열을 전달합니다. 뉴턴 냉각 법칙은 대류 열전달계수에 표면적과 표면·유체 간 온도 차를 곱합니다. 이 계수는 기본적인 재료 상수가 아니며, 유체 물성, 속도, 형상, 방향, 자연 또는 강제 유동 여부에 따라 달라집니다. 의미 있는 결과를 얻으려면 적절한 상관식이나 측정으로 구한 계수를 사용하세요.
열복사는 전자기파 방출로 에너지를 전달하며 유체가 필요하지 않습니다. 슈테판–볼츠만 법칙은 방사율, 면적, 표면과 주위 절대 온도의 네제곱 차를 사용합니다. 따라서 복사 온도는 반드시 켈빈으로 입력해야 합니다. 방사율은 영에서 일 사이이며, 어두운 비금속 표면은 대체로 높고 연마된 금속은 훨씬 낮을 수 있습니다.
실제 조립체에는 세 방식이 동시에 작용하거나 여러 재료층, 변하는 물성, 복잡한 형상, 과도 온도가 포함될 수 있습니다. 이런 경우 각 열전달 경로를 신중히 계산하거나 열저항망과 수치 모델을 사용하세요. 여기의 결과는 이상화된 공학적 추정치로, 수업 문제, 초기 설계 비교, 단열 점검, 전자 장치 냉각 연구, 상세 해석의 타당성 확인에 유용합니다.
열전달 예제
각 행은 세 열전달 방식 중 하나를 보여 줍니다.
| 입력값 | 열전달률 | 방식 |
|---|---|---|
| k 0.8, A 10, 30°C에서 10°C로, L 0.2 | 800 W | 벽을 통한 전도 |
| h 25, A 2, 80°C에서 20°C로 | 3,000 W | 표면에서의 대류 |
| ε 0.9, A 1, 500 K에서 300 K로 | 2,776.2 W | 순 열복사 |
열전달 계산 방법
- 주된 열전달 방식인 전도, 대류 또는 복사를 선택하세요.
- 필요한 재료 또는 표면 물성값과 열전달 면적을 입력하세요.
- 표시된 단위로 고온과 저온을 입력하세요.
- 전도에는 층 두께를 입력하고, 복사에는 켈빈 절대 온도를 사용하세요.
- 열전달 계산을 선택하고 부호가 포함된 열전달률을 확인하세요.
자주 묻는 질문
음의 열전달률은 무엇을 뜻하나요?
실제 열 흐름이 가정한 고온에서 저온 방향과 반대라는 뜻입니다. 양의 크기로 보고 싶다면 온도를 서로 바꾸세요.
전도, 대류, 복사 결과를 더해도 되나요?
서로 양립하는 면적에 작용하는 병렬 열전달 경로는 더할 수 있는 경우가 있습니다. 직렬층과 결합된 표면 열수지는 열회로망이 필요합니다.
복사 온도는 왜 켈빈을 사용하나요?
복사는 절대 온도의 네제곱에 따라 달라집니다. 섭씨는 영점이 달라 이 식에 사용하면 물리적으로 잘못된 결과가 나옵니다.
대류 열전달계수는 어떻게 고르나요?
유체, 형상, 방향, 유동 상태에 맞는 공개 상관식이나 측정값을 사용하세요. 일반적인 계수로는 대략적인 추정만 가능합니다.
전도 모드에 접촉 열저항이 포함되나요?
아니요. 평판층 식은 선택한 재료층만 포함하므로 계면 또는 막 열저항은 별도로 모델링해야 합니다.