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킬턴-콜번의 유사성 Chilton and Colburn J-factor
운동량 전달(momentum transfer)과 열 및 물질전달(heat and mass trnasfer)사이에 유사성(상사성, analogy)이 존재하는데,
운동량, 열전달, 물질전달계수의 값들이 같을 때는 Reynolds 상사라고 한다.
운동량, 열전달, 물질전달계수의 값들이 같지 않을 때 Chilton과 Colburn이 실험데이터를 활용해 j인자(j-factor)를 도입하여
킬턴-콜번의 상사를 정립하였다.
운동량, 열, 물질 분자확산이 같을 때 : Reynolds 상사
운동량, 열, 물질 분자확산이 같지 않을 때 : Chilton-Colburn 상사
다시 말하자면, 열전달계수(heat transfer coefficient)나 물질전달계수(mass transfer coefficient)를 계산하기 위하여,
Fanning f factor(표면마찰계수 frictional factor, f)나 Colburn j-factor를 활용한다는 뜻이다.
Colbrun j factor는 아래와 같이, 열전달계수 h와 상관관계가 존재하므로, 역으로 j-factor 값을 알면 열전달계수를 계산해낼 수 있다.
열전달계수를 구할 때 사용하는 j-factor는 열전달 j-factor(j_H)라고 부른다.
즉, 열전달계수로 다시 쓰면 다음과 같다
Colburn j-factor와 Fanning f-factor는 선행연구들에서 제시한 경험식을 활용하는 경우가 많다.
다만, Colburn j-factor와 Fanning f-factor는 열교환기 형상에 따라 달라지기 때문에 경험식에서 사용한 실험조건과 본인이 적용하고자 하는 것과 비슷한지 확인이 필요하다.
열전달과 물질전달의 유사성(similarity)가 존재하기 때문에
열전달과 마찬가지로 물질전달에서도 표면마찰계수를 활용해 물질전달계수(h_M)를 계산할 수 있다.
물질전달계수를 구할 때 사용하는 j-factor는 물질전달 j-factor(j_D)라고 부른다.
출처 - 물질전달 강의자료, 부산대 현규
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2019. 12. 19 작성
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