소형 동력선 엔진의 냉각수 온도 상승을 억제하기 위한 해수 열교환기 설계

소개글

소형 동력선 엔진의 냉각수 온도 상승을 억제하기 위한 해수 열교환기 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1) 프로젝트의 주제
2) 설계 방향 설정 및 가정
3) 역할분담
4) 기본값
4) 총합열전달계수
4) 설계계산과정
6) 재료선정 및 제작비용 산출
7) 열교환기의 2-D, 3-D 모델링

본문내용

)
NTU
0.016
0.583360872
0.580
LMTD
0.016
0.582661845
0.580
열교환기는 원통형의 모양을 갖는데 전체의 표면적을 구해보면 1개의 쉘에서 열교환기의 전체 표면적은 20개의 관에서 18cm(=0.18m)의 지름을 갖는다고 가정 되었고 원통의 표면적 구하는 공식에다가 열교환기 전체 표면적을 구해서 양쪽에 구멍뚫리는 20개의 튜브의 넓이만큼을 제외하였다.(엑셀 파일을 이용해 일정한 사이간격에서 10개와 20개의 튜브를 배치시에 원통의 지름 0.18m, 0.133m나옴)
.flow방식
방법
전체표면적
parallel flow
NTU
0.381835177
LMTD
0.378638037
parallel flow(1shell)
NTU
0.372181701
LMTD
0.370601663
parallel flow(2shell)
NTU
0.532237379
LMTD
0.531866814
같은 열전달량에서 전체표면적이 parallel flow(1shell)이 가장 효과적이므로 이 모양을 선택해서 열교환기를 제작한다. 여러 오차를 생각해 전체표면적이 더 큰 NTU법을 선정한다.
압력강하
펌프의 경우 열교환기에 포함된 것이 아니므로 압력강하 통해 용량만 설정하고 펌프의 동력이 100마력(74.57kw) 이하가 됨으로 해수의 유량 통해 계산해보면
이번 설계의 최대압력강하가 이므로 펌프의 최대동력이 이다. 따라서 펌의 동력이 100마력을 넘지 않음으로 설계에 있어서 문제가 없다.
마찬가지로 엔진냉각수의 경우 위와 거의 비슷한 유량이 나오므로 문제없다.
6)재료선정 및 제작비용 산출
가격책정을 위한 전체 부피 및 질량 등을 구해보면
(지정된 재료의 강도를 생각해 shell의 두께는 임의로 0.5cm로 지정한다.)
전체부피
전체질량
재료는 탄소강으로 선정하는데 shell과 tube의 재료에는 여러 종류의 재료가 있었지만, 그중에 최근 열교환기 재료로 점차 주목을 끌고 있는 비교적 값이 싼 epoxy나 페놀로 coating 처리된 탄소강과 합금강으로 정하였다. 위의 재료는 값이 싸고, 저 유속에서도 Scale 생성이 낮다. 또한 오염된 해수와 산성수에 우수한 내식성이 발휘된다. 제한사항이 기계적인 충격에는 약하고 사용온도 한계는 이지만 이 열교환기의 냉각수 온도와 해수의 온도는 이하 이므로 문제가 없다.
제작에 필요한 탄소강의 가격은 아래에 나온 표를 기준으로 이고
코팅용 의 가격을 이고 표면적 이므로 으로 총 제작비용은 이다.
(18.962로 세세한 단위 까지 판매하지 않고 원통형으로 가정했지만 실제 모델링한 그림에서는 원통형을 깍으므로 10kg단위로 구매해서 20kg구매)
코팅의 경우 우리나라에는 이 제품을 팔지 않아서 부득이하게 외국의 제품을 주문해서 쓰기로 했다.
코팅
http://www.epoxy-coat.com/
재료
포스코에서 구입함. (2011년 11월 21일 기준)
7) 열교환기의 2-D, 3-D 모델링
Shell의 전반적인 3D 측면도
튜브의 전반적인 3D 측면도
2D에서의 정면도
2D에서의 측면도

키워드

소형 동력선 엔진,   냉각수 온도 상승,   해수 열교환기 설계,   열교환기 설계,   온도 상승,   설계,   열교환기