이중관식 열교환기 결과 보고서

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 실험고찰
7. 사용기호

본문내용

이중관식 열교환기 실험

실험목적
1) 열교환기의 종류와 특성을 이해한다.
2) 향류와 병류 조작을 이해한다.
3) 총괄열전달계수를 이해하고 실험으로 구한다.
4) 대수평균온도차(LMTD), 대수평균면적, 대수평균직경의 개념을 이해한다.
5) 이중관식 열교환기의 열전달 효율을 실험으로 구한다.

실험이론
1) 열교환기
산업공정에서 두 유체 사이의 열전달을 일반적으로 열교환기에서 이루어진다. 가장 일반적인 열교환기의 형태는 뜨거운 유체와 차가운 유체가 서로 직접 접촉하여 열전달이 일어나는 것이 아니라 튜브 벽이나 평판 또는 굽어진 접촉면에 의해 두 유체 사이가 분리되어 있으며 접촉면을 통하여 열전달이 일어난다. 열전달은 뜨거운 유체에서 튜브 벽이나 튜브 표면까지는 대류에 의해 전달되고, 튜브 벽이나 평판에서는 전도에 의해 전달되며 마지막으로 차가운 유체까지는 다시 대류에 의해 전달된다. 가장 간단한 형태의 열교환기는 이중 파이프 열 교환기 또는 동심 파이프 열교환기이다.

2) 향류, 병류
교환기의 양쪽 끝에서 두 유체가 들어가 장치 내에서 서로 반대방향으로 통과하는 흐름의 형태를 역류 또는 향류라 하고, 흐름이 같은 방향이면 그 흐름은 평행류 또는 병류라 한다.

<그림 중략>

-(a)병류, (b)향류 일 때의 두 유체의 온도변화

3) 총괄열전달계수

: 고온 유체의 온도
: 저온 유체의 온도
: 열 유량
: 관의 단면적
: 총괄전열계수

열이 한쪽의 유체에서 다른 쪽의 유체로 전달될 때의 열전달 계수를 총괄 열전달계수라고 한다. 열교환기내부에서의 국부적인 열흐름은 다음과 같은 식으로 표현된다.

열교환기를 통하여 전달되는 열전달속도는 위의 식을 적분함으로써 구할 수 있다. 향류와 병류에 관계없이 유입단에서의 온도차를 , 유출부분에서의 온도차를 라고 하고 적분하면 다음과 같은 식이 유도된다.

4) 대수평균 온도차
열교환을 하는 두 유체의 온도차가 장소에 따라 다를 때의 평균값을 구하는 방법으로 장치의 양단에서의 온도차를 이용하여 다음과 같이 구한다.

참고 자료

부경대학교 화학공학과 화학공학실험Ⅰ 강의노트
Yunus A.Cengel,Afshin J.Ghajar 공저, Heat and Mass Transfer(Fifth Edition), Mc Graw Hill Education(2015), p.648
노윤찬, 서교택 공저, 화학공학실험, 진영사(2002), p.83-90