실험 REPORT 열교환기

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험장치
4. 실험방법
5. 참고자료

본문내용

1. 실험 목적
- 이중관 열교환기의 기초지식과 원리를 이해하고 열수지, 경막전열계수, 유체의 온도변화, 총괄 열전달계수, 열교환기의 효율에 관해서 학습한다.
- 이중관 열교환기의 조작방법에 대해서 배우고자 한다.

2. 실험이론
1) 열교환기 작동원리
열교환기의 기본 동작은 <그림 1>에 보여진 간단한 형태로써 설명될 수 있다. 이 교환기는 동축으로 배열된 2개의 관으로 구성되어 있다. 2가지 액체에 대해서 각각의 입구와 출구가 있다. 그림에서 찬 유체는 내관을 통해 흐르고 뜨거운 유체는 내관과 외관 사이에 있는 환상(環狀)의 공간을 통같은 방향으로 흐른다. 이와 같은 구성의 흐름을 평행흐름이라고 한다. 그 안에서 열은 내관(가열표면)의 벽을 통해 찬 유체로 전달된다. 두 유체의 온도는 <그림 1>의 아래에 보여지는대로 변화한다. 뜨거운 유체의 온도는 tw1에서 tw2로 감소하고 찬 유체의 온도는 tc1에서 tc2로 증가한다. 단위시간당 한 유체에서 다른 유체로 단위 시간당 전달되는 열량 Q는 열흐름이라고 하며 방정식 Q = mc (t2 - t1)에 의해 계산될 수 있다. 이 식에 의해 열량 Q (kW의 단위)는 유체의 단위시간당 질량 m (kg/s의 단위), 유체의 비열 c, 열교환기의 입구와 출구 사이에서 상승한 유체의 온도 t2-t1을 곱함으로써 얻어진다. 비열은 관련된 유체의 특성이며 뜨거운 유체가 잃은 열량은 찬 유체가 얻은 열량과 같아야 한다. <그림 1>에 나타난 바와 같이 열교환기의 입구에서 유체간의 온도차 ∆t1은 출구에서 ∆t2로 줄어든다. 열교환기는 한 유체의 흐르는 방향이 바뀌면 역흐름으로 동작한다. 역흐름의 구성은 찬 유체의 출구온도 tc1이 뜨거운 유체의 출구온도 tw2 보다 클 수 있다는 장점이 있다. 게다가 같은 열량을 전달할 경우 평행흐름보다 더 작은 표면적을 필요로 한다. 이것은 주어진 열속과 입구온도에서 역흐름 열교환기의 평균 온도차 ∆tm이 평행흐름 열교환기보다 더 크기 때문이다. 보다 큰 열교환기는 관들의 다발을 이용하여 두 유체 중 한쪽 유체가 흐르게 한다.

참고자료

· W.L. McCabe외 2인, 『Unit Operation of Chemical Engineering』-▶ 장창현, 김경모, 『열 유체 공학』, 북스힐
· 고용식, 『단위조작실험』, 선학출판사
· 인터넷 포털 사이트(naver, yahoo, empas)
· 박원규, 도갑수, 『화학공학』