[화학공학실험]이중관식 열교환기를 이용한 열전달 실험

소개

본 실험은 열교환기 중 구조가 간단하여 다루기 쉽고, 가격도 저렴한 이중관식 열교환기 (double-pipe heat exchanger)를 이용하여 열전달의 기초지식과 원리를 이해하고 열수지, 경막전열계수, 유체의 온도변화, 총괄 열전달계수, 열교환기의 효율에 관해서 학습하며, 이중관식 열교환기의 조작방법을 습득하는데 그 목적이 있다.

목차

요약 ⅰ

1. 서론 1

2. 이론 1
2.1. 이중관식 열교환기의 열수지
2.2. 경막전열계수
2.3. 열교환기 내에서 유체의 온도 변화
2.4. 총괄 전열계수

3. 실험 장치 및 방법 4
3.1 병류흐름에서 유량에 따른 온도 변화 측정
3.2 향류흐름에서 유량에 따른 온도 변화 측정

4. 실험 결과 및 고찰 6
4.1. 병류, 향류흐름에서 유량의 변화에 따른 입구 및 출구 온도
4.2. 병류, 향류흐름에서 경막전열계수 및 총괄 전열계수

5. 결론 8

6. 참고 문헌 8

7. 부록 9

본문내용

요약

본 실험은 열교환기 중 구조가 간단하여 다루기 쉽고, 가격도 저렴한 이중관식 열교환기를 이용하여 열전달의 기초지식과 원리를 이해하고 열수지, 경막전열계수, 유체의 온도변화, 총괄 열전달계수, 열교환기의 효율에 관해서 학습하며, 이중관식 열교환기의 조작방법을 습득하는데 그 목적이 있다. 따라서 병류와 향류흐름에서 각각 냉수, 온수의 유량을 변화 시켜가며 입구와 출구의 온도를 측정, 기록하였고, 이어서 흐름방향, 유량의 변화가 총괄 열전달 계수에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 실험 결과, 병류흐름과 향류흐름에서 3:3 (hot : cool water of flow rate, L/min)보다는 6:3이, 6:3보다는 6:1일 때, 온수와 냉수에서 각각의 입구와 출구의 온도 차이가 크게 나는 것을 알 수 있었다. 그리고 냉수의 유량을 증가 시킬수록 (6:1, 6:3) 총괄 열전달계수는 증가하고, 향류에 비해 병류흐름에서 총괄 열전달계수가 더 커짐을 알 수 있었다. 이는 급격한 온도변화를 요구하는 실제공정에서는 병류흐름이 쓰이는 이유이기도 하다.

<중 략>

3.1 병류흐름에서 유량에 따른 온도 변화 측정
먼저 장치 우측 하단에 위치한 냉수 공급밸브를 열어 냉수를 장치 내에 공급하였다. 병류흐름을 만들어주기 위해 밸브 1과 밸브 3을 열고, 밸브 2와 밸브 4를 닫았다. 순환펌프의 스위치를 켠 후 냉수 유량계 (2)를 3 L/min으로 조절하여 이중관식 열교환기의 내관으로 냉수를 흐르게 해주었고 온수 유량계 (1)를 6 L/min으로 조절하여 이중관식 열교환기의 외관으로 온수를 흐르게 해주었다. 이어서 두 유체가 관내를 일정하게 흐를 수 있도록 일정시간 유지하였고, 각 위치별 열전대로 온수와 냉각수의 온도를 측정, 기록하였다. 측정이 끝나면 각 유량계의 밸브를 잠그고, 밸브 1과 밸브 3을 닫았다. 다음으로 냉각수의 유량을 1 L/min으로 조절한 후 위와 같은 방법으로 반복 실험을 하였다. 또한 온수 유량을 3 L/min으로 조절한 후 반복 실험하였다.

참고자료

· http://kr.blog.yahoo.com/report_blog/237207.html?p=1&t=3
· Warran L. McCabe, Julian C. Smith and Peter Harrison : "Unit operations of chemical engineering", 7th ed., McGraw-Hill, 273-290, 369-374 (2005)
· http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=gywls0211&logNo=140107290422&viewDate=¤tPage=1&listtype=0