이중열교환기결과

목차

실험제목

실험목적

실험 이론

실험 방법

기구 및 시약

실험결과

토의 및 결과

결론

참고문헌

본문내용

.0
0.049363
2213.2
3.662
205.9
11.81
297.19
　
유량(ℓ/min)
차가운 물
　
hot
cold
유속 (m/s)
Re
Pr
Gz
Nu
ho
향류
1.0
2.0
0.022670
486.7
7.533
298.6
13.3678
345.70
1.0
1.5
0.017003
379.1
7.220
222.9
12.1264
314.84
1.0
1.0
0.011335
255.2
7.138
148.3
10.5863
275.32
1.5
2.0
0.022670
510.3
7.138
296.6
13.3379
346.88
1.5
1.5
0.017003
382.8
7.138
222.5
12.1192
315.18
1.5
1.0
0.011335
260.2
6.983
148.0
10.5791
275.66
　
유량(ℓ/min)
차가운 물
　
hot
cold
유속 (m/s)
Re
Pr
Gz
Nu
ho
병류
1.0
2.0
0.022670
515.4
7.059
296.3
13.3334
347.14
1.0
1.5
0.017003
386.5
7.059
222.2
12.1137
315.39
1.0
1.0
0.011335
271.0
6.671
147.2
10.56
276.44
1.5
2.0
0.022670
505.4
7.214
296.9
13.3424
346.71
1.5
1.5
0.017003
402.3
6.749
221.1
12.0937
316.24
1.5
1.0
0.011335
271.0
6.671
147.2
10.56
276.44
위에서 Re 가 모두 6000 이하로 났으며, Gz를 구했을 때, 모두 20 이상이므로,
의 관계를 이용해서, Nu를 구한 후, ho, hi 두 경막계수를 얻었다.
⇒ 관내 층류에 의한 열전달이다.
경막계수로 부터 총괄 열전달 계수를 얻기 위해서 다음 식을 이용한다.
<외측기준 총괄 열전달 계수>
<내측기준 총괄 열전달 계수>
-다음은 위 식을 이용하여 얻은 본 실험의 결과 값이다.
　
유량(ℓ/min)
hi(W/㎡.K)
ho(W/㎡.K)
Ui(W/㎡.K)
Uo(W/㎡.K)
　
hot
cold
향류
1.0
2.0
260.0
345.7
142.9
151.3
1.0
1.5
259.8
314.8
137.3
145.3
1.0
1.0
260.0
275.3
129.3
136.7
1.5
2.0
298.3
346.9
154.6
163.7
1.5
1.5
297.6
315.2
147.8
156.4
1.5
1.0
298.8
275.7
138.7
146.8
　
유량(ℓ/min)
hi(W/㎡.K)
ho(W/㎡.K)
Ui(W/㎡.K)
Uo(W/㎡.K)
　
hot
cold
병류
1.0
2.0
259.3
347.1
143.0
151.3
1.0
1.5
259.2
315.4
137.3
145.2
1.0
1.0
259.4
276.4
129.4
136.8
1.5
2.0
296.8
346.7
154.1
163.3
1.5
1.5
298.1
316.2
148.1
156.8
1.5
1.0
297.2
276.4
138.6
146.6
-다음은 각 유량의 변화에 따른 열전달계수 값들의 변화 그래프이다.
10. 토의 및 결과
이번실험에서 열전달과 관련된 무차원 수들을 가지고 관 내측, 외측 경막계수를 구하여 총괄열전달 계수를 구하는 것이 목적이었으나, 실험을 통해서 구해진 향류와, 병류에서의 총괄열전달계수의 차이가 매우 작게 나타나 실제 실험 값 만으로 향류와 병류의 차이를 알기에는 어려움이 있었다.
실험 시 뜨거운 유체 온도조절기를 동작시켜 약 60℃에 맞추었는데 뜨거운 물의 온도가 생각보다 낮았기 때문에 향류와 병류에서의 평균온도에 대한 차이게 크게 나타나지 않아 향류, 병류에서 각 흐름의 평균온도가 거의 비슷하게 나타나는 결과를 낳았다. 이 때문에 평균온도를 바탕으로 구해진 경막계수를 이용하여 얻은 총괄열전달계수 또한 비슷한 값을 얻게 된 것이다.
차가운 물의 초기 온도는 고정시킨 채 뜨거운 물의 온도를 조절하여 실험 하였으므로 뜨거운 물의 온도를 더 높여서 실험을 한다면 뜨거운 물과 차가운 물의 온도차가 커지게 되고, 이 때, 보다 명확한 향류와 병류에서의 차이를 구별할 수 있게 될 것으로 생각된다.
이번 실험으로 한 가지 명확하게 확인할 수 있는 것은 향류, 병류 모두에서 경막계수가 유량이 증가에 따라서 같이 증가하는 점이다. 따라서 보다 효율적인 열전달을 원한다면 유량을 크게 함으로서 열전달을 증가시킬 수 있다.
일반적으로 열교환기에서, 병류는 고온유체와 저온유체가 같은 방향으로 유입되기 때문에, 열전달의 구동력이 되는 온도차가 크므로, 열전달의 속도가 빠르다. 하지만, 열교환기를 지날 때, 입구에서의 온도차는 크지만, 출구로 갈수록 온도차가 급격히 작아지기 때문에 열전달 속도가 급속히 줄어들며 고온유체는 저온유체의 출구온도 이하로는 냉각될 수 없다는 단점이 있다.
반면에, 향류는 고온유체와 저온유체가 서로 반대 방향으로 유입되기 때문에 온도차가 병류보다 작지만, 열교환기 전체에서 온도차가 고르게 유지된다는 장점을 가진다. 이 때문에는 향류의 경우 열전달 속도는 느리지만 충분한 열전달 면적을 확보하면 병류에서 보다 더 낮은 온도까지 고온유체의 온도를 낮출 수 있으므로 열전달의 총량. 즉, 열효율의 측면에서는 향류식 열교환기가 우수하다.
그리하여 화학 반응에서 더 이상의 반응진행을 억제하기 위하여 뜨거운 유체를 급냉 시키는 경우처럼 갑자기 어느 유체의 온도 변화를 주어야 할 경우처럼 특별한 경우를 제외하고 일반적으로 향류식 열 교환방법을 사용한다.
11. 참고문헌
단위조작 - 이승무 - 형설출판사 - p57~60
단위조작 입문 - 박창호 외 4명 공저 - 지인당 - p45~54
단위조작 - Mc.cabe Smith Hariott - Mc grawhill - p122~119

키워드

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