이중관 열교환기

소개글

이중관 열교환기에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

······(13)
여기서 는 온수의 유량으로 단위 환산을 하면
가 된다.
그러므로
································(14)
여기서 는 관(tube)내 온수의 평균 온도에서 운동 점도[]
또한 외관을 통하는 냉각수의 레이놀즈 수(NRe)는 다음과 같이 구한다. 냉수의 통과 면적은 이므로 외관에서 유체의 레이놀즈 수 계산을 위해서는 상당 직경(equivalent diameter)d를 사용해야 한다.
····························(15)
∴저온 유체의 레이놀즈 수는
······································(16)
여기서 은 관(tube)내 냉수의 평균 온도에서 운동 점도[]
4. 실험장치 (Apparatus)
◐ 2중관 열교환기의 개략도는 그림 11.4와 같으며 예비 조작은 도면과 비교하면서 아래와 같이 행한다.
5. 실험준비 (Experimental setting)
① 수배관의 점검
ⓐ 저장 탱크에 대한 물의 공급
▶밸브 ③, ⑨를 잠그고 밸브 ⑩을 열어 배수 배관(흑색)의 이상이 없는가 확인시키기 위해 물을 공급한다. 물의 공급 밸브 ⑩과 모든 다른 밸브를 잠그고 밸브 ②, ⑤를 열고 양 head tank에 물이 overflow할 때까지 채우고 밸브를 잠근다.
ⓑ 온수 순환 펌프의 점검
▶밸브③, ⑤를 잠그고 밸브 ⑦을 열어 온수 순환 펌프의 동력 스위치를 넣는다. 그러면 온수 head tank로 저장조의 물이 공급된다. 온수 head tank에서 overflow로 온수가 완전히 cycle로 저장 tank와 순환되게 한다. 만일 온수 순환 펌프가 정지된다면 온수 head tank에 있는 물이 밸브 ⑦과 온수 순환 펌프를 통하여 저장 tank로 떨어진다. 그러므로 펌프를 정지할 때는 밸브 ⑦을 닫아야 한다.
② 배관부의 공기 제거
▶수관 내에 존재하는 공기 기포들은 물의 유량을 감소시킨다. 만일 기포들이 과다하게 증가하게 되면 물의 흐름은 정지될 수 있다.
ⓐ 온수 배관에서의 공기 제거
i) overflow를 확인하기 위하여 밸브 ⑧을 잠그고 밸브 ④와 콕 ⑬을 연다.
ii) overflow를 확인하기 위하여 콕 ⑬을 닫고 밸브 ⑮를 연다.
iii) overflow를 확인하기 위하여 콕 ⑮를 닫고 콕 , )을 열고 다음 콕 을 닫는다.
iv) 온수 유량계가 100 이상 나타나는가 확인하기 위하여 밸브⑧ 을 연다.
ⓑ 냉수 배관에서의 공기 제거
i) 콕 ⑬을 닫고 밸브 ③을 열어 병류 흐름으로 콕 를 돌리고 콕 를 열어 overflow를 확인한다.
ii) 콕 를 닫고 콕 를 열어 overflow를 확인한다.
iii) 콕 를 닫고 콕 을 열어 overflow를 확인한다.
iv) 콕 을 닫고 콕 ⑬, ⑭를 열어 overflow를 확인한다.
v) 콕 ⑬, ⑭를 닫고 향류로 콕 를 돌린다. 이 조작은 공기가 완전히 제거될 때까지 반복한다.
vi) 밸브 ⑬을 열고 냉수 유량계가 100 이상 흐르는가 확인한다.
③ 전열기의 점검
▶온수 head tank에 물이 채워져 있는가 확인하고 약 5분간 전열기의 스위치를 넣고 퓨즈 상태를 점검한다.
6. 실험방법 (Experimental method)
◈내관에는 온수, 외관에는 냉수가 흐르도록 하고 향류(┝ . ┥)또는 병류(┥ . ┝)에 의한 실험이 행하여 질 수 있게 흐름의 방향을 조절한다. 아래 표 5.1은 병류 흐름과 향류 흐름에 대하여 온수와 냉수의 유량을 조절함으로써 층류와 난류 흐름의 각각의 경우를 나타낸다.
[표 5.1 실험 방법]
온 수
냉 수
온 수
냉 수
병 류
A
층 류
층 류
향 류
A
층 류
층 류
B
난 류
난 류
B
난 류
난 류
C
층 류
난 류
C
층 류
난 류
D
난 류
층 류
D
난 류
층 류
① 온도 설정
온수 head tank 의 온도를 온수 조절기로 설정한다. 온도를 설정하면 온수 온도계(T-1)표시가 안정될 때까지 기다린다.(T1의 온도를 65℃ 정도로 한다.) T-1, T-2, t-1, t-2가 안정된 것을 확인한 후 실험을 시작한다. 그렇지 않으면 실험의 정확도가 감소된다.
② 층류, 난류 흐름의 설정
층 류
난 류
밸브 ③, ④를 조작하여 위 도표와 같이 유량을 설정하므로 층류 또는 난류로 설정할 수 있다.
7. 결과 및 계산 (Result & Calculation)
★★★실험데이터 분석결과 향류일 때 △T1, △T2 의 차가 그리 크지 않았는데 비해 병류일 때에는 그 온도차가 향류에 비해 컸다. 따라서 열교환이 병류보다는 향류에서 더욱 활발히 이루어진다는 것을 알 수 있다. 또한 일반적으로 총괄 열전달 계수는 향류일 때 보다는 병류일 때가 높은 값을 나타낸다. 그러나 총괄열전달 계수()를 구하기 위해서는 관의 면적()을 알아야 하기 때문에 직접 실험에서 데이터를 수집하지 못했다. 향류일 때는 교환기의 양쪽 끝에서 두 유체가 들어가 그 장치 내에서 서로 반대로 통과함으로써 열교환이 일어나도록 하는 유체의 흐름 배열이고 병류의 경우는 두 유체가 교환기의 같은 부분에서 들어가고 그 흐름 방향이 같은 방향으로 흐르는 것을 말하는데 열교환기에서 병류는 잘 사용하지 않는다.
왜냐하면 아래 그래프에서 보듯이 병류의 방법으로는 한 유체의 유출온도가 반대쪽에서 들어오는 유체의 온도에 거의 접근 될 수 없고 전달될 수 있는 열량도 향류 흐름에 비해 적기 때문이다. 그러나 병류를 사용하는 경우에는 차가운 유체의 최대 허용온도에 제한받을 경우나 갑자기 어느 유체에 온도 변화를 주어야 할 경우에 사용된다.
[향류] [병류]
위의 그래프에서 보듯이 향류일 때는 열교환이 고르게 효율적임을 알수 있다. 그러나 병류일 때는 △T1 에서는 열교환이 활발히 일어나지만 △T2 에서는 열교환이 거의 일어나지 않는 모습이다. 이처럼 열교환기는 병류보다는 향류가 더욱 효율적임을 알 수 있다.
[이중관 열교환기]
8. 문헌 (Reference)
http://kin.naver.com/db/detail.php?d1id=11&dir_id=110202&eid=Qhfdb0BoXs7iBzYIA/gCk1vf7kSYlEI8&qb=wMzB37D8IL+tsbPIr7Hi

키워드

총괄 열전달 계수,   이중관,   병류,   향류,   레이놀즈