[기계공학실험] 열교환기

소개글

[기계공학실험] 열교환기에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 기초 이론
3.1 열교환기(heat exchanger)란?
3.2 열교환기(heat exchanger)의 종류
3.3 병류(parallel-flow)와 향류(counter-flow)
3.4 대수 평균 온도차법(LMTD)
3.5 열교환기의 해석

4. 실험 장치

5. 실험 방법

6. 실험 결과 및 토의

본문내용

8
19.59679
0.84365
P-1-1-3
1.323667
1.1704
0.153267
29.89324
20.49237
0.852447
P-1-2-1
1.47136
1.254
0.21736
32.25806
19.04698
0.982645
P-1-2-2
1.649707
1.2331
0.416607
21.22302
20.43364
0.900695
P-1-2-3
1.73888
1.449067
0.289813
23.4657
20.51817
1.054084
P-2-1-1
1.5466
1.490867
0.055733
28.08399
25.67578
0.866643
P-2-1-2
1.7138
1.5048
0.209
28.7234
26.67243
0.842057
P-2-1-3
1.853133
1.644133
0.209
31.5508
26.65744
0.920542
P-2-2-1
1.87264
1.811333
0.061307
35.13514
24.77864
1.091054
P-2-2-2
2.184747
1.8392
0.345547
23.65591
26.83413
1.022979
P-2-2-3
2.40768
2.1736
0.23408
26.28032
26.73004
1.213683
C-1-1-1
1.184333
1.156467
0.027867
29.32862
19.89983
0.867379
C-1-1-2
1.2958
1.2958
0
32.86219
20.51097
0.942925
C-1-1-3
1.3376
1.476933
-0.13933
37.32394
20.87624
1.055927
C-1-2-1
1.426773
1.4212
0.005573
36.17021
19.83938
1.069183
C-1-2-2
1.627413
1.5884
0.039013
26.85512
20.84964
1.137068
C-1-2-3
1.761173
1.7556
0.005573
27.92553
21.08989
1.242443
C-2-1-1
1.3794
1.853133
-0.47373
35.09235
26.26333
1.05313
C-2-1-2
1.490867
2.0691
-0.57823
39.18206
27.59807
1.118995
C-2-1-3
1.616267
2.229333
-0.61307
43.01075
27.36054
1.216118
C-2-2-1
2.028693
1.908867
0.119827
36.53333
26.0323
1.094431
C-2-2-2
2.296213
2.1736
0.122613
27.44063
27.54997
1.177562
C-2-2-3
2.47456
2.396533
0.078027
28.21522
28.23155
1.266992
<표.5> 이중관 열교환기의 특성
▣ 토의 사항
1) 병류 열교환기와 향류 열교환기의 열교환 특성을 비교 설명하시오.
이번 실험은 병류와 향류일때 열교환기의 효율이 어떤 것이 더 우월한지 알아보는 실험이였다. 이번 실험에서의 효율은 얼마나 열이 잘 전달되는가를 나타내는 유용도로 볼 수 있다. 밑의 그래프를 통해 살펴보면 병류일때보다 향류일때 유용도가 더 크게 나타남을 볼 수 있는데 그 이유로 병류에서는 온수와 냉수의 흐름이 같은데 비하여 향류는 온수와 냉수의 흐름의 방향이 서로 반대이다. 즉, 병류는 처음에는 열 교환이 많다가 출구에서는 온도차이가 상당히 줄어들고 향류는 흐름의 방향이 반대이므로 온수와 냉수의 온도 차이가 심하게 줄어들지 않는다. 그러므로 병류는 처음에만 열전달이 잘되고 향류는 열교환기를 지나면서 꾸준히 열교환이 된다는 사실을 알게되었다. 그리고 온도가 높아질 수록 유용도도 함께 높아짐을 알 수 있는데 이러한 이유는 냉수의 온도는 일정하고 온수의 온도가 올라감에 따라 그만큼 냉수와 온수 사시에 열교환이 더 잘되는 것으로 해석 할 수 있다.
<그림 1.5> 병류와 병류 그리고 온도에 따른 유용도 그래프
2) 온수가 잃은 열량과 냉수가 얻은 열량의 차이를 줄이기 위한 방법을 고찰하시오.
이번 실험에서 이론적으로는 온수가 잃은 열량과 냉수가 얻은 열량은 같아야 한다. 그러나 비가역적인 요소들 때문에 실제적으로는 같지 않고 차이가 발생하는데 이러한 비가역적인 요소들은 관 내부 벽면에서의 유체와 관벽 사이의 마찰로 인한 열손실 또는 완벽하게 단열되지 않았기 때문에 주위와의 열교환이 일어난 것 등을 이유로 들 수 있다. 그러므로 온수가 잃은 열량과 냉수가 얻은 열량의 차이를 줄이기 위해서는 관 내부가 미시적으로 매끄럽게 가공되어 있어서 관 내부와 유체의 마찰을 최소화 하여야 하며 열교환기에 덮혀진 단열재도 더욱 단열 효율이 좋은 단열재를 사용한다면 온수가 잃은 열량과 냉수가 얻은 열량의 차이를 줄일 수 있을 것이다.
3) 본 실험으로부터 발견한 제반사항에 대하여 설명하시오.
이번 실험에서의 오차의 원인은 다음과 같다.
① Temperature Controller의 수치가 소수점이 없다는 것이다. 그래서 만일 40℃를 가리킨다면 이것이 정확히 어떤 수치를 나타내는지는 알 수없다. 즉, 40℃는 39.5℃이상의 온도가 나오면 반올림해서 40℃로 보여주기 때문에 오차의 원인이 될 수가 있다.
② 하나의 수도꼭지에서 2개조의 인원이 함께 공동으로 실험을 하였으므로 다른 조에서 냉수의 온도를 조절하면 우리조의 냉수 유량계가 상당히 흔들리는 것을 발견할 수 가 있었다.
③ 처음 실험을 진행할 때 실험실의 온도와 외부의 온도가 상당히 차이가 있었는데 이로인하여 실험실 내부에 남아있던 냉수의 온도는 비교적 외부에서 공급되는 냉수의 온도보다 높았는다. 이로 인하여 처음 1~2개의 측정을 할 때에는 냉수의 온도가 조금 높았었다. 후에 비교적 안정된 냉수의 온도를 유지할 수 있었다. 즉, 정상상태에 도달하지 못하고 실험을 하여 오차가 발생한 것 같다.
④ 유량계 중에 온수 유량계가 상대적으로 매끄럽게 작동하지 않았다. 온수 유량계의 부자가 고장이 났는지 밸브를 조금씩 열으면 거의 움직이지 않다가 많이 밸브를 열면 갑자기 위로 유량이 대폭 증가하는 현상이 발생했다. 실험 도중에 매끄럽지 않은 부자 때문에 온수 유량이 유량계에 나타난 것과는 다를 수 있다.

키워드

열교환기,   heat exchanger,   기계공학실험,   병류,   향류,   홍익대학교,   대수 평균 온도차법,   LMTD