[열공학실험] 『이중관 열교환기 실험』에 대하여 (예비+결과레포트)

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목차

1. 실험목적

2. 이론적 배경
(1) 열교환기
(2) 이중관 열교환기의 열수지
(3) 총괄 열전달 계수

3. 실험기구 및 시약

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 고 찰

본문내용

방향으로 조작하여 놓는다. 이때 조작방법이 틀리면 수압으로 인하여 호스가 빠지거나 터지는 경우가 있으므로 항상 주의해야 한다.
③냉각수의 공급이 원활한가를 확인하고 냉각수 관내의 공기제거돠 누수방지를 위하여 사전에 조작, 점검을 행하며 냉각수 관내의 공기제거는 병류흐름과 향류흐름을 교대해 가면서 수회 행한다.
④전원은 AC220V,30A로 전원을 올리기 전 배선에 이상이 없나 확인한다.
⑤제어 판넬상 모든 스위치가 꺼져 있나를 확인한 후 주전원 스위치를 올려주고 전원 램프레 점등을 확인한 다음 볼트미터의 지시침이 정격 전압인가를 확인한다.
⑥고온 유체의 공급을 원활하게 하기 위하여 순환펌프를 작동하고 유량계밸브를 열어 고온 유체의 순환을 확인한다.
⑦유체의 온도를 올려주기 위하여 전열기 스위치를 올려준 후 온도조절기로 적정 온도를 설정하고 암페어 미터의 지시침을 확인한다.
⑧유체가 설정온도에 도달하면 자동으로 전열기 전원이 조절되도록 하고 고온 유체의 항온 유지가 확인되면 저온 유체(병류흐름 또는 향류흐름을 선택)를 공급하여 준다.
⑨유량계의 밸브를 올려 유량을 일정하게 조절하고 온도측정을 위하여 측정위치를 선정한 후 스위치를 작동시켜 준다.
(2) 실험방법
①이중관 열교환기의 내관의 내경()과 외경()및 열전달길이 (L)를 측정한다.
②저온의 유체(냉각수)를 병류 또는 향류로 하여 유량계를 통하여 유량을 일정하게 이중관 열교환기의 외관으로 흐르게 한다.
③보일러로부터 고온 유체를 이중관 열교환기의 내관으로 유량계를 통하여 일정량의 유량을 흐르도록 한다.
④정상상태에서 고온 유체의 열교환기 입구의 온도와 중간의 온도 및 출구의 온도를 기록한다.
⑤저온 유체를 병류흐름 또는 향류흐름으로 선택을 기록하고 저온 유체의 입구온도와 중간온도 및 출구온도를 기록한다.
⑥고온 유체의 유량을 변화시켜 주면서 위의 과정을 3회 이상 반복 실험한다.
⑦저온 유체의 유량을 변화시켜 주면서 위의 과정을 3회 이상 반복 실험한다.
5. 실험 결과
고온유체와 저온유체의 열수지 관계
a. 병 류
고온유체유량(㎖/s)
2.86
2.12
실험1
열수지(cal/s)
실험2
열수지(cal/s)
저온유체유량(㎖/s)
10.42
15.15
고온
(℃)
IN
80
80
QW=30.83
QW=35.32
OUT
69
63
저온
(℃)
IN
23
23
qw=20.77
qw=30.19
OUT
25
25
b. 항 류
고온유체유량(㎖/s)
2.08
2.05
실험1
열수지(cal/s)
실험2
열수지(cal/s)
저온유체유량(㎖/s)
23.15
21.68
고온
(℃)
IN
80
80
QW=59.16
QW=56.25
OUT
51
52
저온
(℃)
IN
23
23
qw=46.13
qw=43.2
OUT
25
25
고온유체의 평균 밀도와 비열
밀도 0.979g/㎖ 비열 1.001㎈/g℃
저온유체의 평균 밀도와 비열
밀도 0.9974g/㎖ 비열 0.999㎈/g℃
고온유체와 저온유체의 열수지식
QW ＝ WCP(T1-T2)
qw ＝ wcp(t1-t2)
QW ≒ qw ≒ q
QW:고온유체의 열손실량[cal/s] qw:저온유체가 얻은열량[cal/s]
T :고온유체의 온도[℃] t :저온유체의 온도[℃]
W :고온유체의 유량[g/s] w :저온유체의 유량[g/s]
CW:고온유체의 비열[cal/g℃] cp:저온유체의비열[cal/g℃]
총괄 열전달 계수
양쪽유체사이의 평균온도차를 ΔtL 라 하면 교환된 열량(q)는 다음과 같다
q = UAΔtL
q = (QW +qw)/2
여기서, q : 교환된 열량 [cal/s]
A : 총 열전달 면적 [cm2]
만약 관의 총길이가 L이라면 A=πDL
U : 총괄 열전달계수 [cal/cm2s℃]
ΔtL : 대수평균 온도차 [℃]
따라서 흐름이 병류일 때 ΔtL은
흐름이 항류일 때 ΔtL 은
총괄 열전달계수는 다음과 같이 구할 수 있다.
U = q / (AΔtL)
안쪽 관으로 두께가 얇은 유리관을 사용하였을때에는 유리관의 직경은 내경과 외경의 평균으로 구할 수 있다.
=139.48cm2
총괄 열전달 계수
(℃)
Qw
(cal/s)
qw
(cal/s)
q
(cal/s)
U
(cal/cm2s℃)
U병류
실험1
50.22
30.83
20.77
25.80
0.00368
실험2
46.86
35.32
30.14
32.73
0.00501
U항류
실험1
39.99
59.16
46.13
52.65
0.00944
실험2
40.62
56.25
43.20
49.73
0.00878

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