이중관식 열교환기를 이용한 열전달 실험

목차

1. 실험목적
2. 이 론
2.1 온도가 다른 유체의 흐름
2.2 이중 관 열교환기의 열수지
2.3 열교환기 내에서 유체의 온도변화
2.4 총괄 열전달 계수
3. 실험장치
4. 실험방법
4.1 실험 전 준비사항
4.2 실험 방법
5. 주의사항
6. 실험결과 및 분석
7. 결론
8. 사용기호

본문내용

한 밸브조작여부를 확인하고, 유량계 조절밸브를 열어준 후 공급하고 고온 유체(온수)를 공급할 때도 유량계의 조절밸브를 열어준 후 공급한다.
6. 실험결과 및 분석
본 실험을 수행하여 얻어진 결과값을 이용하여 총괄 열전달 계수() 구하였고 이 값은 Table 1, 2와 같다. 먼저 식[9]인 을 이용하여 뜨거운 물과 찬물에서 각각의 Q값을 구하였다. m은 각각의 부피유량을 사용하였고 는 모두 물을 사용하였으므로 1 kcal/Kg℃로 계산하였다. 이론상으로는 뜨거운 물이 잃은 열량과 찬물이 얻은 열랑은 같아야 하지만 실험에서는 두 값이 조금 다른 것을 알 수 있다. 따라서 Q값은 두 값의 평균을 사용하였다. 이 값과 온도차를 이용하여 구한 LMTD, 그리고 열전달면적은 내부직경이 130mm, 길이가 1000mm 인 것을 이용하여 열전달계수를 구하였다. 이 값을 이용하면 병류일 때가 향류일 때보다 그 값이 더 큰 것을 알 수 있었다.
Table 1. Experimental result of the change cold water and hot water by parallel current
Table 2. Experimental result of the change cold water and hot water by counter current
7. 결론
본 실험은 이중관식 열교환기에서 유체의 흐름이 병류와 항류일 때 각각의 열 교환효율을 알아보았다. 이론적으로 구한 열전달계수 값과 실험적으로 구한 열전달계수의 값이 큰 차이를 보이지 않고 대체적으로 비슷한 값을 보였다.
향류와 병류를 같은 조건에서 비교했을 때, 병류에서 열 교환이 잘 일어남을 알 수 있었다. 이 말은 서로 다른 유체가 같은 방향으로 흐를 때가 서로 다른 방향으로 흐를 때보다 열전달 효율은 높고 열손실은 적다고 할 수 있다. 하지만 병류로 설치를 할 경우에는 장치가 오래가지 않는다는 단점이 있다. 따라서 단시간내에 효율을 얻으려는 경우는 병류로, 오랜 기간동안 사용하고자 할 때는 향류로 사용하는 것이 좋다. 그리고 관의 길이가 길어지면 유체의 흐름에 따른 효율은 크게 차이나지 않는다.
그러므로 이중열교환기를 사용하는 화학공정에서는 관 길이는 어떻게 할 것인지, 얼마간 사용할 것인지를 고려하여 유체의 흐름을 결정해야 하겠다.
8. 사용기호
총괄 열전달 계수
로그 평균 온도차
열교환량
튜브 한쪽 끝에서의 온수와 냉수와의 온도 차
튜브의 다른 쪽 끝에서의 온수와 냉수의 온도차
냉수의 튜브 양쪽 끝에서의 온도 차이
열전달면적
냉수의 평균 온도에서의 비열
튜브의 직경
튜브의 내경
튜브의 대수평균 직경(logarithmic mean diameter)
튜브의 열전도도
튜브 안쪽에서의 열전달 계수
튜브의 바깥쪽에서의 열전달계수
냉수의 질량 유속
인용문헌
McCabe, W.L, Smith, J.C and Harriett, P,Unit Operations of Chemical Engineering, 6th Edition, McGraw - Hill, 2001

키워드

열교환기,   이중관식,   병류,   향류