소개글
"incropera"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 장치 및 원리
1.3. 실험 조건 및 절차
2. 이론적 배경
2.1. 열교환기의 종류와 구조
2.2. 열전달 이론
2.3. 총괄전열계수 및 대수평균온도차
3. 실험 결과
3.1. 병류 실험 결과
3.2. 향류 실험 결과
3.3. 총괄전열계수 계산
4. 결과 분석
4.1. 병류와 향류의 비교
4.2. 열교환기 효율 분석
4.3. 실험 오차 고찰
5. 결론
5.1. 실험 결과 요약
5.2. 실제 응용에의 시사점
6. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 열교환기의 종류와 특성을 이해하고, 향류(Counter Flow)와 병류(Parallel Flow) 조작을 이해하며, 총괄전열계수를 이해하고 실험으로 구하고, 대수평균온도차(LMTD), 대수평균면적, 대수평균직경의 개념을 이해하며, 이중관식 열교환기의 열전달 효율을 실험으로 구하는 것이다.
열교환기는 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해 온도가 낮은 유체로 열을 전달하는 장치이다. 이 실험에서는 이중관식 열교환기를 사용하여 향류와 병류 조작에 따른 열전달 특성을 비교 분석하고자 한다. 또한 총괄전열계수와 대수평균온도차 개념을 실험적으로 확인하여 열교환기의 설계와 운전에 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다. 이를 통해 열교환기의 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 모색하고자 한다.
이 실험은 열교환기의 작동 원리와 열전달 특성을 종합적으로 이해하는 데 도움이 될 것이다. 실험 결과를 분석하여 실제 응용에 적용할 수 있는 시사점을 도출하고자 한다.
1.2. 실험 장치 및 원리
이중관식 열교환기는 내관과 외관으로 구성되어 있다. 내관 내부의 유체와 관과 관 사이에 있는 고리 모양 부분의 유체 사이에서 열교환이 이루어진다. 구조가 간단하고 비교적 저렴한 가격이 장점이지만, 처리하는 유체의 양이 적다는 단점이 있다.
이중관식 열교환기는 열이 높은 유체와 낮은 유체의 흐름 방향에 따라 병류형, 향류형, 직교류형으로 분류된다. 병류형은 두 유체가 같은 방향으로 흐르고, 향류형은 반대 방향으로 흐르며, 직교류형은 직각 방향으로 흐른다. 병류형은 한 유체의 출구온도가 반대쪽 유체의 온도에 접근하기 어려운 단점이 있지만, 화학 반응기에서 유체의 온도를 급랭시키는 경우 등 특수한 경우에 사용될 수 있다.
열교환기 내에서는 축일, 기계적 에너지, 위치에너지, 운동에너지 등이 에너지 수지식의 다른 항에 비해 매우 작기 때문에 유체의 열전달과 관련된 항목만으로 에너지 수지를 나타낼 수 있다. 즉, 고온 유체가 잃은 열과 저온 유체가 얻은 열이 같아야 한다.
총괄전열계수는 고온 유체로부터 저온 유체로의 전열속도를 나타내는 지표로, 열전도, 대류, 복사 등의 영향을 종합적으로 반영한다. 대수평균온도차는 병류와 향류 열교환기의 온도 구배 특성을 반영한 것으로, 실제 열교환 속도를 나타내는 중요한 인자이다.
이중관식 열교환기의 효율은 실제 열교환 속도와 이론적 최대 열교환 속도의 비율로 정의할 수 있다. 병류형은 열교환 효율이 낮지만, 향류형에 비해 유체의 급랭이 필요한 특수한 경우에 사용될 수 있다.
1.3. 실험 조건 및 절차
실험에 사용된 열교환기는 이중관식 열교환기이다. 내관과 외관으로 구성되어 있으며, 내관 내부의 유체와 관 사이의 고리 모양 부분의 유체 사이에서 열교환이 이루어진다. 실험에서는 병류(Parallel Flow)와 향류(Counter Flow) 두 가지 상황을 구현하였다.
병류 실험에서는 고온 유체와 저온 유체가 같은 방향으로 흐르도록 하였으며, 향류 실험에서는 서로 반대 방향으로 통과하도록 하였다. 각 실험 조건에서 유량, 온도 등을 변화시켜가며 측정하였다. 유량은 각각 6 LPM과 12 LPM으로 설정하였고, 고온 유체의 입구온도는 약 65-68°C, 저온 유체의 입구온도는 약 19°C를 유지하도록 하였다. 유량과 온도를 변화시켜가며 총 3회씩 측정하여 평균값을 구하였다. 측정된 데이터를 바탕으로 로그평균온도차, 총괄전열계수 등을 계산하였다.
2. 이론적 배경
2.1. 열교환기의 종류와 구조
열교환기는 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해 온도가 낮은 유체로 열을 전달하는 장치이다. 가열기, 냉각기 등에 사용되는데, 온도가 높은 유체를 열매라고 하고 온도가 낮은 유체를 냉매라고 한다. 공업에서 사용되는 전열매체에는 물, 수증기, 공기, 연도가스, 석유, 수은, 나트륨 등이 있다.
열...
참고 자료
Frank P. Incropera, 열전달 6th Edition, 텍스트북스(2014), pp654-656 (11.1 열교환기의 형식)
J. P. Holman, 열전달 10th Edition, 텍스트북스(2010), pp540-543 (10-4 열교환기 종류)
Frank P. Incropera, 열전달 6th Edition, 텍스트북스(2014), pp660-661 (11.3.1 평행유동 열교환기)
Frank P. Incropera, 열전달 6th Edition, 텍스트북스(2014), pp659-660 (11.3 열교환기 해석)
Frank P. Incropera, 열전달 6th Edition, 텍스트북스(2014), pp660-661 (11.3.1 평행유동 열교환기)
사진자료
Frank P. Incropera, 열전달 6th Edition, 텍스트북스(2014), p654 그림 11.1
