화공생명공학 요소실험 DPHE(Double Pipe Heat Exchanger) 레포트

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. Data & Results
4. Discussion
5. Reference

본문내용

실험 목적
Double pipe를 이용해 병류(co-current)와 향류(counter-current)에 대한 실험결과를 비교한다. 개별 열전달계수(individual heat coefficient)와 총괄 열전달계수(overall heat coefficient)를 계산한다. 열전달 메커니즘(heat transfer mechanism)에 대해 분석한다.

Discussion
파이프의 온도변화를 확인하면, Inner pipe 입구에서 출구로 물이 이동하며 온도가 감소한다. Outer pipe의 경우 입구에서 출구로 이동하면서 온도가 증가한다. 뜨거운 물과 차가운 물 사이에 열교환이 발생한다.
흐름의 방향에 따라 온도변화의 크기를 비교하면 Counter-current의 경우가 Co-current보다 온도 변화가 크다. 즉, counter-current에서 열교환이 더 잘 일어난다.
Counter-current에서 열 교환이 잘 일어나며, co-current가 열 전달율이 크다.
Heat flux[W/m2]는 dq/dA=U∆T=U(T_h-T_c)이며, ∆T는 접촉하는 순간 뜨거운 물과 차가운 물의 온도 차이를 나타낸다. 큰 온도차가 상대적으로 오랫동안 유지되는 Counter-current의 경우에서 효율적인 열 교환이 일어난다.
2. 온도가 증가할수록, 유속이 빠를수록 열전달 효율이 더 높다.
3. DPHE의 Heat loss
본 실험 진행 시 heat exchanger는 단열이라 열 손실을 무시할 수 있다고 가정했다. 하지만 실제에서 완전한 단열이 이루어지지 않았으며 대기온도와 냉수 사이에 온도 차이 역시 존재해 heat transfer로 인한 열 손실이 발생한다. 또한 사용된 DPHE는 ㄷ자형의 모습으로 일자관보다 파이프의 길이가 길어 열손실이 더 컸을 것이다.

참고 자료

요소실험 매뉴얼
Frank P. Incropera, Incropera’s Principles of Heat and Mass Transfer/ Global edition/ Wiley
Smith, J.M, Introduction to chemical engineering thermodynamics 6th edition, McGraw-Hill