열교환기 성능실험

소개글

기계공학실험 - 열교환기 성능실험

목차

1. 열교환기의 종류
2. 대수평균온도차(LMTD)유도
3. NTU
4. 열교환이 잘일어나려면?
5. 실험 데이터 및 그래프
6. 고찰 및 오차원인

본문내용

1. 열교환기의 종류
1) 원통다관식 (Shell & Tube) 열교환기
- 가장 널리 사용되고 있는 열교환기로 폭넓은 범위의 열전달량을 얻을 수 있으므로
적용범위가 매우 넓고 신뢰성과 효율이 높다.

2) 이중관식 (Double Pipe Type) 열교환기
- 외관 속에 전열관을 동심원 상태로 삽입하여 젼열관내 및 외간동체의 환상부에 각각
유체를 흘려서 열교환 시키는 구조이다. 구조는 비교적 간단하며 가격도 싸고
전열면적을 증가시키기 위해 직렬 또는 병렬로 같은 치수의 것을 쉽게 연결 시킬수
가 있다. 그러나 전열면적이 증대됨에 따라 다관식에 비해 전열면적당의 소요용적이
커지며 가격도 비싸게 되므로 전열면적이 20 이하의 것에 많이 사용된다.
이중관식 열교환기에서는 내관 및 외관의 청소 점검을 위해 그랜드 이름으로
전열관을 떼어낼 수 있는 구조로 하는 수가 많다. 이 같은 구조에서는 열팽창, 진동,
기타의 원인으로 이음부분에서 동측유체가 누설되는 수가 있으므로 동측유체는
냉각수와 같은 위험성이 없는 유체 혹은 저압유체를 흘린다.
U자형 전열관과 관상동체 및 동체커버로 이루어지며 전열관은 온도에 의한 신축이
자유롭고 관내를 빼낼 수 있는 이중관헤어핀형 열교환기가 있다.
또 전열효과를 증가시키기 위해 전열관 외면에 핀(Fin)을 부착시킨 것도 있다.


(2) 오차 원인
① 실험이 완전한 가역 상황에서 이루어 진 것이 아니다.
- 실험 가정 중 열교환기는 외부와 단열되어 있다고 하였으나 실제 실험 시에
열교환기가 대기중에 노출되어 외부와 열교환을 하였기 때문에 정확한 열전달량을
측정할 수 없었다.

- 실험시 파이프를 통과하는 물이 파이프 벽의 마찰로 인해 열손실이 발생하여
정확한 열 전달량을 측정할 수 없었다.

② 실험이 완벽한 상태에서 행하여 진 것이 아니다
- 실험시에 온도를 측정할 때 뜨거운 물과 차가운 물이 열교환을 해 완전한 열평형

참고 자료

<Introduction to Thermodynamics> : Sonntag / Wan Wylen [WILEY]
<열역학> : 홍영표 외 3명 [진영사]
<열역학> : 전철호 외 1명 [보성각]
<열역학> : 박성수 외 1명 [대광서림]
<서브노트 열역학> : 조혁근 [iPNET한국지적재산연구원]