열전달 설계

소개

제강공정에서 나오는 제품의 표면을 세척하는 공정이 있다.
이 공정은 3 x 6m, 높이 1.5m의 사각형 수조에 공업용수를 흘려보내며 제품을 통과시키는 방법으로 세척하고 있다. 세척이 원활하게 이루어지기 위해서는 수온을 65℃이상으로 유지시켜 주어야한다. 공업용수는 계절에 따라 5 ~ 20℃의 온도로 매시간 12ton 씩 공급된다.
현재 이 공정은 온도를 유지시키기 위하여 직경 5mm(내경3mm), 길이 2.5m의 폴리머관에 150℃의 포화증기를 통과시키고 있다. 관은 수조내에 180개가 설치되어 있다.

목차

1) 현재의 조건에서 가장 적합한 폴리머관은 ?
2-1) 여름과 겨울에 필요한 수증기의 양은 ?
2-2) 관의 최적 개수는 몇 개인지 설계하여 보시오 ?
3-1) 이 관에 수증기 대신에 동일 온도의 건조공기를 공급할 경우 겨울에 필요한 공기 공급량은 ?
3-2) 건조공기를 이용할 경우에 최적의 관과 공기공급량을 설계하여 보시오.
4) 이 공정에서 가장 적합한 열전달 시스템은 어떤 것인지 제안하여 보시오.
<< 결론 >>
#참고문헌

본문내용

제강공정에서 나오는 제품의 표면을 세척하는 공정이 있다.
이 공정은 3 x 6m, 높이 1.5m의 사각형 수조에 공업용수를 흘려보내며 제품을 통과시키는 방법으로 세척하고 있다. 세척이 원활하게 이루어지기 위해서는 수온을 65℃이상으로 유지시켜 주어야한다. 공업용수는 계절에 따라 5 ~ 20℃의 온도로 매시간 12ton 씩 공급된다.
현재 이 공정은 온도를 유지시키기 위하여 직경 5mm(내경3mm), 길이 2.5m의 폴리머관에 150℃의 포화증기를 통과시키고 있다. 관은 수조내에 180개가 설치되어 있다.

1) 현재의 조건에서 가장 적합한 폴리머관은 ?
<조건 및 가정>
① 150℃ 이상을 견디는 관. 유압을 견디는 관.
② 관의 효율도 중요하지만 경제적인 여건도 고려 해야 함.
③ 높은 열 전도도를 가져야 함.

< 폴리머관의 종류 >
① ABS수지(Acrylonitrile-butadiene-styrene Resin) - ABS

개요
비결정성의 스틸렌계 열가소성 수지로, 내충격성, 강성, 유동성 등이 뛰어나며, 치수안정성, 성형가공성, 내약품성 등의 제반특성도 매우 뛰어나다.초기에는 ABS는 NBR과 AS 수지를 혼합한 브렌드형이 대부분 이었으나, 최근 폴리부타디엔에 스틸렌,아크릴로 모노머를 그래프트중합 시키는 방법이 많이 사용된다.
ABS는, 비슷한 구조를 가진 다른 수지와 상용성이 좋아서 PC, ABS와 브렌드하여, 특수용도에 사용된다.
원료
아크릴로니트릴/스틸렌/부타디엔 각모노머
제법
유화중합법(Poly-butadiene)에 아크릴로니트릴과 스타일렌을 공중합한 것
특징
유백색 반투명의 열가소성수지로, 여러 가지 색으로 착색 가능하다. ABS 수지는 기계적인 성질, 전기적 성질, 내약품성이 뛰어나며 가공법에 있어서도 사출, 압출, 진공, 중공, 카렌더 가공 등 거의 모든 가공법에 응용된다. 또 제품에 필요한 특성에 맞추어 성형성이 좋다던가, 저온기계강도에 뛰어난 것, 내약품성이 좋은 것 내열성이 좋은 것 등 특징을 가진 Grade가 있다.

참고자료

· 물질과 열의 전달 -해석과 설계의 원리- 최창균외5명 p292~298.
· 열전달과 응용 동명사 김우식외 6명 p440~445
· unit operation of chemical engineering, 7th, Warren McCabe and Julian C.Smith, McGraw-Hill
· Basic principles and calculations in chemical engineering 5th, David M, himmelblau, 대영사