열교환기의 설계

본문내용

ut을 통해 tubesheet 설계도를 알 수 있었습니다. 그리고 TEMA sheet를 통해서는 이 설계에 대한 총체적인 값들을 알 수 있었습니다.
그리고 Result Summary를 통하여 Warning& Messages(경고&메시지), Optimization Path(최적화된 경로), Recap of Design(설계의 요약), TEMA Sheet에 대한 값들을 알 수 있었습니다.
Aspen Plus는 플래쉬 공정의 컴퓨터 설계에서 한 번 사용해 보았었고 들어보기는 했으나 책을 보고 실험방법을 통해 했기 때문에 그에 관한 정확한 지식은 없었습니다.
우선 이 실험이 열교환기를 설계하는 것이므로 조장으로써 실험하기 전에 열교환기에 관한 간략한 지식을 가지고 시작했으면 더 좋았을 것이라는 아쉬움이 남았습니다.
보고서를 작성하기에 앞서 열교환기에 대한 많은 자료를 찾아보았는데 도서관에서 찾아 본 책들 중에는 일어로 되어있는 책들도 많고 한자로 되어 있는 책들도 많아서 보는데 어려움을 겪었습니다.
열교환기에 관련된 자료는 방대하고 열교환기의 종류에 대한 사진들도 열교환기 관련 회사에 들어가서 보니 아주 많았습니다.
열교환기 각각에 대한 그림을 보면서 했더니 장치에 대한 의문 없이 조금의 이해를 한 상태로 보고서 진행을 할 수 있었습니다.
그런데 Aspen HTFS+ Design System 2004 프로그램은 새로운 버전(2006)이 출시되었는데 출시한 버전의 install 내용이 거의 대다수였고 프로그램에 관한 설명을 찾기가 아주 힘들었습니다.
그래서 Aspen tech사에 들어 가보았는데 한국에서 이 프로그램을 많이 사용하지 않는지, 아니면 이런 열교환기 관련 컴퓨터 설계를 하는 프로그램이 한국에서는 아직 만들어지지 않고 있는지 홈페이지가 전부 영어로 되어있어 영어를 직접 번역하는 어려움이 있었습니다.
자료를 찾는 것은 저보다 더 어려움도 겪고 큰 문제에 부딪히는 사람들도 많이 있기 때문에 오히려 제가 찾은 열교환기는 어려운 축은 아니었습니다.
이번 실험이 컴퓨터를 이용하여 하는 실험이었고 앞서 1조와 6조 실험에 열심히 참여한 결과 크게 어려웠던 점은 없었습니다.
컴퓨터로 열교환기를 대략적으로 설계하여 짧은 시간 안에 그 특징을 확인 할 수 있는 것이 시간적인 측면에서나 비용과 인력의 소모를 줄일 수 있다는 경제적인 측면 등에서 화학공학자들에게 아주 유용한 것 같습니다.
화학공정에서는 실제로 직접 시약을 넣거나 해서 실험해야하는 경우도 많지만, 실제로 할 수 없는 실험은 컴퓨터 프로그램을 이용하여 하는 것도 많은 것 같은데 이와 같이 컴퓨터를 이용하면 짧은 시간에 거의 정확한 데이터 값을 얻을 수 있다는 사실을 알게 되었습니다.
이제 3학년 2학기이고 사회로 곧 진출 하게 될 것인데 화학공학도 이므로 설계를 직접 해야 하는 일도 있을 것이고 이런 프로그램을 통하여 설계를 해야 하는 경우도 있을 것인데 그 때마다 많은 시행착오를 겪게 될 것입니다. 따라서 이런 프로그램을 많이 접해보고 활용해보며 사전 지식을 많이 길러둬야 할 것 같습니다. Aspen HTFS+ Design System 프로그램이 가격이 비싸 개인적으로 집에서 할 수는 없겠지만 학교를 다니는 동안 이 프로그램에 대해 더 자세히 알아보고 열교환기 설계 말고도 다른 설계도 한 번 해보고 싶습니다.
◎결론
이번 실험을 마무리 지어보면, ‘화학공장에서 가장 많이 사용하고 있는 열교환기의 컴퓨터를 이용한 설계실습을 통하여 열교환기의 특성을 이해하고 설계에 필요한 사항들을 확인하고자 한다.’는 목적에 의거한 실험이었다.
열교환기는 뜨거운 유체에서 찬 유체로 열을 전달하여 뜨거운 유체의 에너지를 감소시키고 찬 유체의 에너지를 증가시키는 장치를 말하는데 그 사용용도도 난방, 공기조화, 자동차 방열기, 동력발생, 폐열 회수, 화학 프로세스, 우주선용 방열기 등과 같이 다양하다.
열교환기의 설계는 필요한 열전달 량뿐만 아니라 압력강하의 해석, 열전달 면적의 크기, 성능 (또는 효율)의 예측, 무게 (특히 우주나 항공 응용분야에서 중요함), 경제성의 문제 등 고려할 사항이 매우 많기 때문에 실제로 매우 어렵고 복잡한 것이라 할 수 있다.
이런 고려 사항 때문에 Aspen HTFS+ Design System을 사용하는데 그러면 설계에 대한 결과값이 Result Summary를 통하여 Warning& Messages(경고&메시지), Optimization Path(최적화된 경로), Recap of Design(설계의 요약), TEMA Sheet 등으로 나오기 때문에 시간과 비용 인력 등의 소모를 줄일 수 있어 매우 경제적이다.
따라서 이러한 프로그램으로 인해 우리가 이전에 실험해 왔던, 직접 실험을 해보는 번거로움 없이 시간과 비용 인력 등의 소모를 줄일 수 있고 일의 능력도 높여주면서 100%완벽하진 않지만 거의 정확한 값을 보여주므로 효율 높여주는 프로그램을 배우는 좋은 실험이 되었다.
◎인용부호
mm : 길이단위
kg/h : 시간당 유체 속도
kg/s : 초당 유체 속도
bar : 압력단위
㎧ : 초당 유체 속도
W/m : 단위미터당 열교환 효율
㎾ : 시간당 열 효율
㎏ : 무게단위
Kg/m : 밀도
℃ : 온도
◎참고문헌
화학공학, 박동원, 동아대학교 출판사
熱交換器設計計算 핸드북, 독일기술자협회, 世明, pp. Ob1 ~ Ob12
Heat Transfer 9판, 열전달, J.P.Holman지음
http://www.chemtech.com.ne.kr/exchanger1.htm
http://www.chemtech.com.ne.kr/pdesign.htm
구글
네이버 백과사전 및 지식검색
엠파스 백과사전
◎건의사항
다른 프로그램은 컴퓨터실에 여러 개 설치되어 있어서 조원이 각각 컴퓨터에 앉아서 할 수 있었기 때문에 시간이 절약되었지만 Aspen HTFS+ Design System 프로그램을 실행할 수 있는 컴퓨터가 한 대 밖에 없어서 조원이 돌아가면서 해보는 데 시간이 다소 소비가 되었습니다.
시간도 그리 오래 걸리진 않았기 때문에 별다른 건의 사항은 없습니다.
한 학기동안 수고 많으셨습니다.
감사합니다.

키워드

열교환기,   설계,   실험,   화학공학실험