경희대-냉동및공기조화-열교환기 설계-LMTD-effectiveness기법

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목차

1. 열교환기
1.1. Shell & tube 열교환기
1.2. plate & frame 열교환기

2. 열교환기 설계법
2.1. LMTD, 대수평균 온도차(log mean temperature difference method)
2.1.1 parallel-flow 열교환기
2.1.2. counter-flow 열교환기
2.1.3. LMTD 유도
2.2. effectiveness-NTU method

3. 설계 시 고려 사항

4. shell & tube 열교환기 설계
4.1. TEMA 타입
4.2. shell 종류
4.3 baffle 간격
4.4. 노즐
4.5. 튜브의 레이아웃
4.5.1. 튜브 배치하지 않는 부분
4.5.2. 튜브의 본수 결정

5. 참고문헌

본문내용

1. 열교환기
온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해서 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치다. 가장 간단한 유 형의 열교환기는 아래 같은 두 개의 동심 파이프로 구성된다.

1.1. Shell & tube 열교환기
산업용 열교환기의 가장 일반적인 유형이다. 상대적으로 큰 크기와 무게 때문에 자동차 및 항공기 용 도로 사용하기에 적합하지 않다. 이것은 많은 수의 tube(때로는 수백 개)를 포함한다. tube는 shell의 축과 평행한 shell에 포장됩니다. 열전달한 유체가 tube 내부로 흐르는 동안 다른 유체가 shell을 통해 tube 외부로 흐를 때 발생합니다. baffle은 일반적으로 shell에 배치되어 shell 측 유체가 shell을 가로질러 흐르도록 하여 열 전달을 향상시키고 tube 사이의 균일한 간격을 유지합니다.

1.2. plate & frame 열교환기
판형 열교환기란 고온 유체와 저온 유체가 열판을 사이에 두고 간접적으로 열을 전달하는 장치다. 판형 열교환기의 구조는 Plate pack 을 프레임에 볼트로 고정하는 구조이며, Plate pack 은 여러 종류(Low or High)의 Plate 를 적층한 것으로 각 Plate 와 Plate 사이에 유로(Channel)가 형성되고, 이 channel 을 통하여 가열 유체와 피가열 유체가 서로 교대로 흐르게 하여 열교환을 한다. 고온 및 저온 유체 흐름이 같은 압력일 때, 액체 대 액체 열교환에 매우 적합하다. 오염계수가 작고 세척 및 수리가 쉽다는 장점이 있다. 유로가 작기 때문에 가스 대 열교환이나 증기 응축에 적합하지 않다.

2. 열교환기 설계법
2.1. LMTD, 대수평균 온도차(log mean temperature difference method)
열교환기에서 열교환 과정 중 내부 유체와의 열전달량을 구하려면 유체 간의 온도차를 알아야 한다. 열교환기 내부의 전열면 전체에 걸친 두 유체 간의 온도 차이를 모두 계산하기 어렵기 때문에 이를 대표하는 평균치를 구한다.

참고 자료

Yunus A.Cengel, “Heat and Mass transfer 5 th”, Mc graw hill, chapter 11.