[기계공학 실험] 열교환기 보고서

소개글

[기계공학 실험] 열교환기 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1) 이론
1. 열교환기의 종류
◎ 기하학적 형태에 따른 분류

2. 기능에 따른 분류

3. Data Sheet 및 Graph

4. 실험에 대한 고찰

본문내용

난류가 발생하게 되면 열전달 계수가 커지는 경향이 있다. 예를 들면 더운 물과 찬물을 섞을 때 그냥 섞는 것보다 휘저어서 난류처럼 불특정한 유체 흐름이 있게 한 후에 섞는 것이 더 빠른 열전달이 가능하다. 이와 같은 인위적인 난류 형성을 통해 보다 효율적인 열전달이 가능하다 생각한다.
4. 실험에 대한 고찰
이번 실험을 통해 effectiveness와 총열전달 계수 U를 구하고 대향류 유동과 평행류 유동에서 입구, 출구의 온도변화를 관찰하였다. 대향류와 평행류에서의 열전달계수를 비교해보면 같은 유체를 같은 실험 장비를 통해 얻은 결과이므로 열전달계수가 입구와 출구의 온도차에 영향을 많이 받는 다는 것을 알았다. 그래프를 살펴보면 대향류는 Hot water와 Cold water의 이동방향이 반대이고 입구에서 출구까지 온도의 차이가 일정하였다. Hot water는 입구(T1)에서 출구(T3)로 떨어지고, Cold water는 입구(T4)에서 출구(T6)로 올라가는 것을 볼 수 있다. 각 입구에서는 계속해서 같은 유량, 온도의 물이 공급되고 있으므로 각 위치에서의 온도차가 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 이것을 통해서 Hot water에 의해서 Cold water의 온도가 올라가고 Cold water에 의해서 Hot water의 온도가 내려가는 것을 알 수 있다.
반면 평행류 열교환기에서는 Hot water는 입구(T1)에서 출구(T3)로 떨어지고, Cold water는 입구 (T6)에서 출구(T4)로 올라가는 것을 볼 수 있다. 각각의 입구에서 계속해서 같은 유량, 온도의 물이 공급 되지만 같은 방향에서 공급되기 때문에 처음에는 온도차가 많이 발생하고 출구 쪽으로 가면서 온도차가 줄어든다.
Data Sheet를 분석해봤을 때 이론대로라면 Qe가 Qa 보다 커야 하지만 오히려 더 작게 계산되었고, 평행류의 열전달계수가 대향류에 비해 더 작은 것으로 보아 더 많은 열전달을 한다고 판단이 된다. 같은 대향유동이나, 평행유동에서 Hot water와 Cold water의 유량차에 따라 열전달계수가 달라지는 것을 볼 수 있다. 이것은 공급되는 유량이 유동의 속도와도 연관되는데 유동의 속도가 빨라지면 느릴 때보다 열 교환이 잘 이루어지지 않으므로 열전달계수에 영향을 미치는 것 같다.
이 실험에서 오차의 원인은 Hot, Cold water의 유량을 각각의 필요한 비율로 조절을 한 후 Steady State에 이르지 않았을 때 실험치를 측정했기 때문이다. Heater를 작동시킨 후 어느 정도 시간이 지나고 온도변화가 없을 때 실험을 해야 하는데, 온도 변화가 조금씩 일어나고 있음에도 불구하고 측정을 해버렸다. 플라스틱 튜브가 완전단열이 안되어 있기 때문에 외부(실내)와의 열전달로 인하여 약간의 온도변화가 있었을 것이다. 그리고, 공급되는 물의 불순물에 의한 비열의 변화도 오차의 원인일 것이라 예측된다. 효율도 보면 0.2~0.3이 나온다고 예측하였는데 심지어 그것보다 낮게 나와서 실험이 전반적으로 여러 오차의 원인이 많았던 것으로 판단된다.

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