double pipe heat exchanger

소개글

double pipe heat exchanger에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험결과 및 토의

2. Reference

본문내용

데 이것은 기계적으로 정확히 할 수 있는 것이 아니고 직접 수동으로 해주어야 했다. 이 때 유량을 정확히 맞춘다는 것이 어렵기 때문에 이 과정에서도 오차가 발생할 수 있다.
- 또한 짧은 관의 길이에서는 co-current와 counter flow의 흐름을 비교하기에는 어려움이 있다.
4) 계산과정
같은 유량
① co current
온도(K)
밀도(Kg/m3)
점도(g/ms)
Cp(KJ/KgK)
열전도도(W/mK)
335.30
982.0
0.4521
4.110
0.661824
301.55
996.4
0.8258
4.162
0.621395
Hot water
Cold water
② counter flow
온도(K)
밀도(Kg/m3)
점도(g/ms)
Cp(KJ/KgK)
열전도도(W/mK)
324.45 K
987.4
0.5349
4.181
0.6504
301.5 K
996.2
0.8258
4.179
0.6213
Hot water
Cold water
③ multi current
온도(K)
밀도(Kg/m3)
점도(g/ms)
Cp(KJ/KgK)
열전도도(W/mK)
338.10
983.8
0.4765
4.116
0.658306
301.45
996.2
0.8267
4.162
0.621254
hot water
cold water
Cold water에 대해서
- Multi pass heat exchanger에 대해서 동체측 계수 는 위와 같은 방법으로 계산할 수 없다. 왜냐하면 유체가 관다발을 앞뒤로 가로 질러 동체를 지나감으로써 흐름 단면적과 질량속도가 변하기 때문이다.
교차흐름에 대한 면적
: 분할판 피치
: 동체안지름
: 동체바깥지름
: 관들간의 중심에서 중심까지의 거리
분할판에 의해 점유되지 않은 동체의 단면
: 분할판창에 의해 점유된 동체단면 분율 (보통:0.1955)
: 동체안지름
: 분할판 창내, 관의 개수
()
: 관의 바깥지름
∴
∴
()
∴
Donohue 식을 이용하여 를 구한다.
같은 유속
① co current
온도(K)
밀도(Kg/m3)
점도(g/ms)
Cp(KJ/KgK)
열전도도(W/mK)
329.80
984.8
0.4915
4.183
0.6541
300.95
996.4
0.8368
4.179
0.6205
Hot water
Cold water
② counter currents
온도(K)
밀도(Kg/m3)
점도(g/ms)
Cp(KJ/KgK)
열전도도(W/mK)
321.4
988.8
0.5685
4.180
0.646931
301.4
996.2
0.8292
4.179
0.621183
hot water
cold water
③ multi
온도(K)
밀도(Kg/m3)
점도(g/ms)
Cp(KJ/KgK)
열전도도(W/mK)
322.50
988.3
0.5529
4.181
0.6482
299.45
996.8
0.8253
4.179
0.6184
Hot water
Cold water
교차흐름에 대한 면적
: 분할판 피치
: 동체안지름
: 동체바깥지름
: 관들간의 중심에서 중심까지의 거리
분할판에 의해 점유되지 않은 동체의 단면
: 분할판창에 의해 점유된 동체단면 분율 (보통:0.1955)
: 동체안지름
: 분할판 창내, 관의 개수
()
: 관의 바깥지름
∴
∴
()
∴
Donohue 식을 이용하여 를 구한다.
5) 토의
이번 실험은 Double pipe를 사용하여 평행류 (co-current)와 향류 (counter current), 그리고 다중통과 교환기 (multipass exchanger)에 대한 실험을 통해서 개별 열전달계수 (individual heat coefficient)와 총괄 열전달계수 (overall heat coefficient)를 구하고, 열전달 메커니즘(heat transfer mechanism)에 대해서 알아보는 실험이었다.
실험을 하여 결과를 도출하고, 공식을 통해 열 전달 계수를 구한다.
실험에 대해 몇 가지 아쉬웠던 점이 있었는데 다음과 같다.
1) 오차가 많이 나왔다.
위에 표에 보면, 오차율이 크다는 것을 알 수 있다. 그러나 이것도 제대로 된 이론이 아니다. 잘못된 정보로 인해 실험값과 이론값이 바뀌어서 나왔다. 오차율의 계산은 (ㅣㅣ실험값 - 이론값 ㅣ )/이론값 으로 하였는데 실험값보다 이론값이 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 즉 원래의 이론값, 표에서의 실험값으로 계산하였으면 그보다 오차율이 훨씬 커졌을 것이다. 열전달을 배우지 않아서인지, 그 원리보다는 방법에 중점을 두었던 것 같다.
원래 열에 대한 실험이 단열의 문제로 많은 오차가 나왔지만, 이번 실험은 식 자체도 복잡했기 때문에 더욱 그랬던 것 같다.
2) 직접 눈으로 관찰할 수 있는 실험이 아니었다.
이론에 의하면, 흐름에는 층류와 난류가 있다. 층류는 파이프 가까이 있어 흐름이 느린 부분이다. 속도가 다르기 때문에 레이놀즈 상수도, 열 전달 계수도 다를 것이다. 일반적으로 난류가 층류보다 열 전달이 잘된다고 한다. 속도는 평균값을 구했는데 레이놀즈 상수가 상당히 크게 나왔다. 레이놀즈 상수가 2100 이상이면 난류라고 했는데 난류로 계산을 하였다. 또한 더블 파이프 기계 안에서 모든 것이 이루어지기 때문에 가깝게 느껴지지 않았다.
더블 파이프 실험은 어떻게 보면 굉장히 심플하다 멀티에서의 계산식이 복잡하긴 하였지만, 많은 것을 배울 수 있었다.
2. Reference
1) Wilkes "Fluid Mechanics for Chemical Engineers"
2) http://www.cheric.org/research/kdb/hcprop/showprop.php?cmpid=1914
3) http://www.thermexcel.com/english/tables/eau_atm.htm
4) http://www.mae.wvu.edu/~smirnov/mae320/figs/F4-12.jpg
5) http://www.thermexcel.com/englisg/tables/eau_atm.htm
6) http://www.cheric.org/research/kdb/hcprop/showprop.php?cmpid=1914 KDB
[(물성라이브러리), 화학공학연구정보센터]

키워드

열전달,   열교환기,   단위조작