이중열 교환기(화학공학실험) 사전&결과보고서입니다.

소개글

이중열 교환기(화학공학실험) 사전&결과보고서입니다.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.subject
2.object
3.Date&Name
4.Reagents&Apparatus
5.Experimental procedure
6.Theory
7.Reasult& Discussion
8.Reference

본문내용

.
ε =
* 총열전달계수
유체간의 평균온도차(대수평균온도차)를Δtm이라고 하면 교환열량q는 다음식으로 정의된다.
열저항을 고려하여 총합열전달 계수를 결정하는 식은 다음과 같다.
가운데 항은 무시할 수 있을 정도로 작은 양을 가지므로 식은 다음과 같이 된다.
여기서 h를 구하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용하여야 한다.
(난류)
(층류)
7.Reasult& Discussion
1)향류에서 뜨거운 물과 찬 물의 유량에 따른 각 부분의 온도를 Table 로 정리한다.
T
유량
1
2
3
4
5
6
항류
C 2
61
48
40
16
22
27
H 1
C 0.5
61
51
44
16
23
30
H 1
C 1
61
52
45
16
24
32
H 1
C 1.5
61
52
44
16
24
30
H 1
C 2
61
51
44
16
23
30
H 1
C 2.5
61
50
42
16
23
28
H 1
병류
C 2
61
48
44
27
26
17
H 1
C 0.5
61
48
44
32
27
17
H 1
C 1
61
49
45
33
30
17
H 1
C 1.5
61
49
45
33
28
17
H 1
C 2
61
48
44
31
28
17
H 1
C 2
61
48
43
28
25
17
H 1
4)온도 측정지검에 따른 온도변화를 그래프를 통하여 그려본다.
항류
병류
*그래프를 해석 해보자.
그래프에서 윗부분이 T1,T2,T3
아래부분이 T4,T5,T6
T1~T3 따뜻한 물의 온도변화
T4~T6 찬물의 온도변화
항류-> 모두 같은 유형을 보이며 따뜻한 물의 온도는 내려가고 찬물의 온도는 올라가는 것을 확인 할 수 있었다.
병류-> 따뜻한 물의 경우와 찬물의 경우 둘다 모두 온도가 내려가고있는 것을 확인 할 수 있었다.
2)총괄 열전달 계수를 구한다.
3)NRe 을 계산하여 관내 층류인지 강제 대류인지를 구분하고 각 온도에서의 물의 물성값을 구하고 NRe 에 맞게 각 공식에 대입하여 각 값을 구한다.
재질:SS304의 열전도도 =9.4
· : 1 in=2.54 ×m
· : 2 in=5.08 m
· : 1.2 mm=1.2m
*유량 cold: 1 Liter/min hot:1 Liter/min인 경우의 계산.
찬물의 평균온도 23℃ 일때 물성
A=0.00046㎡ , : 993 kg/㎥ , : 0.681 Kg/m.s
k : 0.498 Kcal/m.h.℃, =4.56
공식에 대입하자.
찬물의 유량은
=63.27㎉/㎡h℃
뜨거운물의 평균온도 34℃일 때 물성
=988kg/㎥, =0.5585 Kg/m.s , k= 0.549 Kcal/m.h.℃, =3.66
뜨거운 물의 유량은
(6000보다 작으므로 층류임을 알수있다.)
㎉/㎡h℃
*계산의 편의를 위해 고정값을 미리 계산하였다.
·Do/Di =2m
·Do/DL=-0.01383m
·Di/Do =0.5m
·Di/DL =-0.006915m
·Xw/km=0.00012765m
각각의 값을 식에 대입하면
= 44.52 Kcal/m.h.℃
=89.06Kcal/m.h.℃
*Discussion
이중열 교환기를 이용하여 찬물과 따뜻한 물의 온도를 제어하여 이중열교환기의 열전달 특성을 알아보았다. 이중열 교환기는 대류와 전도를 통하여 따뜻한 물과 차가운 물 사이의 열 교환이 이루어진다.
항류와 병류에서 이론에서 살펴보면 내부의 온도구배에 의한 차로 그 차이를 확인 할 수 있었다 하지만 우리조의 결과값 같은 경우에는 항류의 경우 온도 구배가 점점 작아지는 모습을 확인할 수 있었고 병류의 경우에는 이론과는 달리 온도차가 눈에 보기에 줄어드는 모습은 찾기 힘들었다.
이러한 오차는 맨첨에 정상상태 온도를 60도로 맞추는 과정에서 충분한 시간을 두지 못하점에서 오차가 생겼을 가능성이 가장 크다고 생각한다.
그리고 실험에서는 찬물과 따뜻한 물 을 각각 다양한 유량의 변화를 주며 실험을 해보았다. 그중 찬 물 1Liter/min 따뜻한 물 1Liter/min 유량으로 실험한 값을 이용하여 총괄 열전달계수를 계산해 보았다. 유량변화에 따른 온도변화를 그래프로 나타내 보았는데 따뜻한 물의 경우 같은 경향을 띄며 온도가 내려갔고 찬물의 경우도 마찬가지로 온도가 올라가는 것을 확인 할 수 있었다. 대표 계산으로 찬 물과 따뜻한 물 각각 유량이 1Liter/min 일때의 실험값을 계산하여 결과에 첨부하였다. 총괄열전달계수는 열전달기의 열전달 속도를 측정하기 위해 구하는 값이다. 총괄열전달계수를 구하기 위해서는 열교환기의 와 식을 이용하였으며 Sieder-Tate 방정식을 이용하여 의 값들을 구하여 보았다. 실험 결과값을 보면 6000를 만족하지 못하여 벽층의 온도를 알 수 없었다. 유체의 온도는 도관의 위치에 따라 변하고 , 물 특성 가 모두 온도의 함수이기 때문에 의 국부 값은 도관에 따라 변한다. 이 변화는 관의 길이의 영향에 무관하다고 이론을 통하여 알아보았다.
향류와 병류의 차이점에 대하여 생각해 보았다. 향류의 경우 차가운 유체가 도달할 수 있는 온도는 뜨거운 유체의 제일 높은 온도 근처까지 가능하다는 것과 열 교환 효율이 좋아서 열 교환 면적이 작다. 병류의 경우 차가운 유체가 도달할 수 있는 온도는 뜨거운 유체의 제일 낮은 온도 근처까지 밖에 도달할 수 없다는 것과 열교환 효율이 작아서 열 교환 면적이 커진다는 것이다. 병류의 경우 열 교환 면적이 크기 때문에 조절이 용이해서 미세한 온도조절에 사용되는 장점이 있다.
이번 실험은 실험과정은 간단하였지만 우리가 구하고자 하는 총괄열전달계수를 구하기 위해 많은 식을 이용하여 계산 하였다. 결과값을 통하여 그 의미를 알아보았고 이중열교환기의 열전달 특성에 대하여 알아볼수 있는 실험이었다.
8.Reference
1. 열전달 / Holman / 희중당 / 2002 / P 455～485
2. 열전달 / 강영구 / 동명사 / 1998 / P 1～2, 205～210
3 화공열역학 / Stanley I, sandler / 사이텍 미디어 / 2001 / p82～85
4 화공단위조작 / Christie J. Geankoplis / 대 웅 / 1997 / p300-310
5 단위조작실험 / 고 용 식 / 선 학 / 2000 / p192-209

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