열전달 열교환기(보일러 등) 설계보고서

소개

열전달의 여러 이론을 다각적으로 이용하여, 열교환기를 설계한
설계 보고서 입니다.

목차

1. 초 록
2. 서론
3. 이론
4.결과

본문내용

1. 초 록
열 교환기는 고정두부, 동체부, 후두부의 모양에 따라 분류되며, 2개의 유체 사이에 열의 교환을 행하는 것으로 건물, 화학공장 등에 일반적으로 널리 쓰이고 있다

우리는 이렇게 산업공정 전반에 쓰이는 열 교환장치를 직접 설계해보고, 실제 산업 현장에서 사용될 수 있는지의 여부를 확인 하는 데에 목표를 두고, 설계를 시작하였다.

본 보고서의 처음 부분에서는 설계에 필요한 조건을 확인하고, 설계를 최적화,효율적으로 하기 위해 가정을 정립한다, 또한, 이러한 가정들을 바탕으로 하여, 우리가 설계한 열 교환장치의 설계방법과 장치에 대해 간략한 설명과 그 이유를 밝힌다.

본 보고서의 두 번째 부분에서는 열 전달에 관한 이론과 화학공학 전반에 관한 지식과 원리를 바탕으로 물질수지와 에너지 수지로부터 열 전달 속도,총괄 열 전달 계수,평균 온도차,무차원군 (Nre,Gz,Nu,Pr) ,두 가지 작동유체 등을 구하고, 이 수치들과 두 유체의 물성치를 이용하여 적정한 크기와 형태의 열 교환장치를 표준 규격에 맞춰 설계하고, 해석한다. 또한, 이렇게 설계한 이유와 경향성에 대한 분석에 대해 나타낸다.

본 보고서의 마지막 부분에서는 우리 조가 설계한 열 교환장치에 대해 필수적인 화학공학적 이론에 의거하여, 총체적인 분석을 행하고, 타당성 및 경제성 평가, 또, 그에 따른 효율에 대해 설명한다.

이러한 과정들을 거쳐 우리 조는 임의의 압력과 온도에서 작동 가능한 열 교환장치를 소개하고, 2-4 열 교환장치를 이용한 설계방법에 대해 적절한 role model 을 제시하였다. 우리조의 설계방법에 관한 결과는 화학공학에 대한 이론을 숙지하고 있지만, 실제 공정장치를 처음 설계하는 화학공학자들에게 방향을 제시할 것으로 기대한다.
2. 서론
산업공정에서 열에너지는 전기저항 가열기 내의 전도 열 교환기 내 전도-대류-복사 그리고 유전체 가열과 같이 여러 가지 방법을 포함한 다양한 방법을 통해, 전달된다. 그 중 열 교환기는 가열기, 증발기, 응축기, 냉각기 등이 있다. 열 교환기의 형식에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 금속관을 전열벽으로 하는 것으로, 이 형식에는 주수식(注水式) ·이중관식 ·핀붙이 다관식 · 투관형식(透管型式) 등이 있다. 이중관식 열 교환기는 내관(內管)과 외관으로 되어 있으며, 내관 내부의 유체와 관과 관 사이에 있는 고리 모양 부분의 유체 사이에서 열 교환이 이루어진다. 이 형식은 구조는 간단하지만 처리하는 양이 적다.

대용량인 것에는 커다란 외관(外管)에 여러 개의 작은 관을 넣은 투관형식을 사용한다. 열이 높은 유체와 낮은 유체의 흐름에서 같은 방향으로 흐르는 것을 병류형(竝流型), 반대방향으로 흐르는 것을 역류형, 직각방향으로 흐르는 것을 직교류형(直交流型)이라고 한다. 보통 공업에서 사용되는 전열매체에는 물 ·수증기 ·공기 ·연도(煙道)가스 ·석유 ·수은 ·나트륨 ·칼륨 및 비 페닐에테르와 비 페닐의 혼합물인 다우섬(dowtherm) 등이 있다.

열 교환기는 건물, 화학공장 등에 일반적으로 널리 쓰이고 있다. 열 교환 장치의 설계와 시험 및 사용을 하기 위해서는, 열 전달(Heat Transfer)과 다른 화학공학에 대한 전반적인 지식들을 대략적으로 숙지한 다음에 행해져야 하므로, 공정기술자 혹은 화학공학자에게 있어서, 열 교환장치의 설계는 가장 중요하면서 총체적인 이론을 요하는 마지막 과정이라 할 수 있겠다.

참고자료

· Unit Operations Of Chemical Engineering 7thEd, McGraw-Hill, Warren L. McCabe 外 2人
· Perry`s Chemical Engineers` Handbook 8thEd, McGraw-Hill, Robert Perry 外 1人
· 사단법인 한국물가정보 포털 http://www.kpi.or.kr/