열교환기 설계

소개글

열교환기를 설계한 레포트입니다.

목차

1. 기본설계
1.1 설계배경 및 목적
1.2 열교환기 형식의 검토
1.3 열교환기 시스템 장치도(CAD)
1.4 열교환기 설계도(CAD)
1.5 열교환기 세부사진

2. 설계 이론
2.1 열교환기의 선정
2.2 작동 유체의 선정
2.3 에어컨의 주요부품

3. 계산 및 설계
3.1 계산조건 설정
3.2 계산 및 점검
3.3 열교환기 설계

본문내용

1. 기본설계
(1) 설계배경 및 목적
자연계에서 열에너지의 이동은 주야를 막론하고 이루어지고 있으며 자연현상인 태양열, 지열 등을 제외한 열이동 현상에 대해 인공적으로 조정하고 제어할 필요가 있을 때 열교환기가 응용된다. 즉, 열교환기라 함은 양유체 간에 열에너지를 전달과 대류로서 유용하게 이동시키는 기기로서 오늘날과 같이 발전한 석유화학공업, 일반 화학공업 및 발전설비 등에서 널리 사용되고 있는 장치이다. 대학에서 열역학과 열전달의 학문을 접하게 되는데 정확한 구별을 해보면 열역학은 물질의 평형 상태에 관심이 있으면 평형 상태는 온도균배의 존재를 부정한다. 그리고 상태 변화에 따른 필요한 에너지의 양만 결정한다. 반면 열전달에서는 평형에 필요한 에너지가 어떠한 형태로 이동하면 단위시간당 얼마만큼 전달되는지를 알아보는 서로 보완적인 학문이라 할 수 있다. 다음과 같은 예를 들어보자. 뜨거운 강철봉이 물통 안에서 냉각되고 있다고 있다. 열역학에서는 강철봉과 물이 평형상태가 되었을 때 온도를 예측하는 반면 열전달에서는 평형상태가 될 때까지 시간이 얼마나 걸릴 것인지 혹은 일정한 시간 후에 강철봉의 온도가 얼마나 될 것인지 등을 시간의 분수로 구한다.
고체 액체 기체를 막론하고 자연에 존재하는 모든 물체에서 온도차가 있으면 열은 항상 고온부에서 저온부로 흐르게 되고 시간이 지나 온도차는 없어진다. 인간은 이러한 형상을 일상생활 및 공학의 분야에 이용하기 위하여 지배하는 법칙을 찾기 위하여 수십 년을 노력해왔다. 그 결과 우리는 현시대의 문화생활을 누리고 있다. 우리의 주위에는 알게 모르게 많은 열 기계와 접하고 있으면 그러한 열 기계들은 다음과 같은 열전달 계수를 응용하고 있다. 즉 열전달 방법에는 전도 대류 복사 3가지의 메카니즘이 있으며 단독으로 일어나기 보다는 시간에 일어나는 경우가 많고 300도 근처까지는 전도와 대류에 의해 지배되고 있으나 고온으로 갈수록 열복사의 향이 커지면 1000도 이상에서는 대류는 거의 영항을 안 받기 때문에 무시된다. 그래서 열전환기에서 열전도 계산은 대류와 전도만 고려해준다. 열이동에는 액체와 액체, 기체와 기체, 혹은 기체와 액체 상호의 열교환에 있어서 가열되거나 혹은 냉각됨으로써 단순히 습열(Sensible heat)의 수수(授受)만이 행하여져서 온도의 상승 또는, 하강이 생기는 경우와 온도의 변화, 혹은 압력의 변화와 동시에 비등, 응축과 같이 상변화를 동반하는 경우가 있다. 그러므로 기본설계 할 때는 이와 같은 유체의 상태변화 여부와 정도를 파악한 후, 장치의 형식에 의해, 혹은 유동의 상황에 따라서 각각의 경우에 적합한 식을 찾아 열전달 계수를 계산하여 전열면적을 계산하고 공정조선에 적합한가를 확인하여야 한다. 근대화학의 발달에 있어서 각종 생산 공장의 대규모화와 함께 생산단가를 낮추기 위여 열에너지 절약을 생각하게 되었고 이와 함께 보다 높은 효율의 열교환기를 제작하게 되었다. 이러한 열교환기는 산업용뿐만 아니라 우리가 생활하는 모든 분야에 알게 모르게 사용되고 있다. 즉, 가정용 냉장고, 냉온방 장치(Air conditioner), 엔진 냉각기(Raditator), Cooler, Heater, 순간온수기, 공조설비, 냉각탑 등이 있으며, 산업설비는 발전설비, 에너지산업, 석유화학, 화학공업, 철강 산업 등에 다수 사용되고 있다.

참고 자료

·증발기 및 가스쿨러 내 이산화탄소 열전달 특성에 관한 연구
2006. 02 부경대 대학원. 이동건 p90～93

·자동차용 증발기 핀 내의 증발 열전달 및 유동 특성에 관한 실험적 연구
2006. 11 한라 공조, 영남대 기계공학부, 곽경민, 정우열, 김광민 p98～99

·공조용 핀- 튜브형 증발기의 열전달 특성
2007. 07 선문대 화학공학과 기계공학과 센츄리 김영재, 장근선, 권영철 p99～101