열전달 설계 보고서 - 조건에 맞는 응축기 설계

소개글

아스펜을 이용한 열전달 과목 응축기 설계 과제입니다.
자세한 내용과 설명, 분석 있습니다.

목차

1.설계 목표
1.1.설계요구자료 마련하기
1.1.1. 공정자료
1.1.2. 물성치

2. 설계과정
2.1. 요구 열량 계산(Q_req)
2.2. 형상, 치수 및 개수 등 가정
2.2.1. Shell Type 설정
2.2.2. Tube 설정
2.2.3. Baffle 설정

3. 결과
3.1. 결과 값
3.2. 평균 온도 차 계산
3.3. 성능 열량 계산
3.4. 총괄 열 전달계수 계산(U)
3.5. 열 성능 검토
3.6. 경제성 분석

4. 참고문헌 

본문내용

1. 설계 목표
시간 당 6000kg의 benzene 증기를 응축기를 사용하여 대기압 하에서 응축시키려 한다. 냉각수의 유입 온도는 303K이고, 벤젠 증기의 온도는 353K이다. Benzene은 Shell side에서 응축되고 냉각수는 Tube side로 흐른다. 응축기를 설계하라. 이 때, 응축기의 종류와 재질, 튜브의 규격, 재질, 냉각수 출구의 온도 등을 고려하고 반드시 경제성을 고려해 설계 해야 한다.

1.1.설계요구자료 마련하기
1.1.1. 공정자료
- 유량 : Benzene=6000Kg/hr
- 압력 : 1atm(대기압)
- 냉각수 : 물(liquid)
- 상 변화 유무 : Vapor에서 liquid로 응축

1.1.2. 물성치
- Benzene의 끓는 점 : 80.6 ℃
- Benzene의 기화열 : 308.271kJ/Kg
- Benzene의 Cp : 1.9kJ/Kg
- Water의 Cp : 4.18kJ/Kg

<20℃ 기준>
- Benzene의 밀도 : 0.8765
- Benzene의 열전도도 : 0.144W/m·K
- Benzene의 비열 : 1.73J/g·℃

Base methods는 PSRK(Predictive Soave Redlich Kwong) 식을 사용하였다. PSRK 식은 대체적으로 화학성분의 상평형을 계산할 때 쓰이는 식이다. 이 식을 사용한 이유는Benzene을 Vapor에서 Liquid로 변환시키기 위해서이다.
Benzene의 초기온도는 354.75K으로 설정하였다. 그 이유는 Benzene이 초기에 기체상태로 존재해야 하기 때문이다. 처음 온도 시도 조건은 350K으로 설정 한 후 여러 값을 대입해봤는데, Benzene의 온도가 끓는 점과 가까울수록 효율이 좋게 나왔다.
Water의 초기온도는 303K이고, 물의 양은 8000Kg으로 설정했다. 첫 시도에는 열효율을 높이고 싶어 10000Kg으로 했으나 물의 양을 줄이면 열 교환기의 효율이 좋아진다는 것을 알게 되었다.

참고 자료

Aspen plus V. 8.6
Aspen plus V.10
네이버 환율 계산기
열전달 강의록(클래스넷)