전체 열전달계수 (Heat Transfer Coefficient) 계산

전체 열전달계수 (U)는 벽체와 같은 표면을 통해 열이 얼마나 잘 전도되는지를 나타낸다. 단위는 W/(m²-K) 이다.

열전달계수는 벽 두께, 열전도도 및 벽 접촉면적의 함수이며, 열이 전달되는 벽체의 두께와 열전도율의 영향을 받는다.

열전달계수가 클수록 열원에서 가열되는 제품으로 열이 더 쉽게 전달된다.

 

그림 1.  벽의 전도 및 대류에 의한 열 전달

 

전체 열전달계수 (U)와 열전달률 (Q) 사이의 관계는 다음 식과 같다.

 

(식 1) Q = U * A * ΔT

 

Q = 열전달률, W = J/s

A = 열 전달 표면적, m²

U = 전체 열전달계수, W/(m²-K)

ΔT = T1-T2, 벽체 좌/우의 유체 사이의 온도차, °C (K)

 

U 값은 열전달률인 Q (W)에 정비례하므로, U 값이 클수록 열전달률이 커진다. 즉, 이는 열교환기의 경우 U 값이 높을수록 열전달 시간이 단축되고 효율이 증가함을 의미한다.

 

이 때, U 값을 결정하기 위한 식은 아래와 같다.

 

(식 2) 1/U = 1/h1 +  Σ (Ln/λn)+ 1/h2

 

h1, h2 = 1, 2 유체와 벽의 대류 열전달계수, W/(m²-K)

Ln = n번 벽 두께, m

λn = n번 벽 열전도율, W/(m-K)

 

전체 열전달계수와 다층 벽을 통한 열전달을 계산하는 데, 아래 계산기를 사용할 수 있다.

벽체가 1~2개인 경우, 빈 칸으로 남겨두고 계산한다.

 

열전달 표면적, A (m2) :

온도 차이, ΔT (°C) :

열전달계수1, h1 (W/m2-K) :

벽 두께1, L1 (m) :

벽 열전도도1, λ1 (W/m-K) :

벽 두께2, L2 (m) :

벽 열전도도2, λ2 (W/m-K) :

벽 두께3, L3 (m) :

벽 열전도도3, λ3 (W/m-K) :

열전달계수2, h2 (W/m2-K) :

     

전체 열전달계수, U (W/m2-K) :

열전달률, Q (W) :