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이중관 열교환기 예비레포트 [논문개념 참고 A+ 1등]

"이중관 열교환기 예비레포트 [논문개념 참고 A+ 1등]"에 대한 내용입니다.
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한컴오피스
최초등록일 2023.12.27 최종저작일 2023.05
이중관열교환기 예비레포트 이중관 열 교환기 열 교환
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이중관 열교환기 예비레포트 [논문개념 참고 A+ 1등]
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    소개

    "이중관 열교환기 예비레포트 [논문개념 참고 A+ 1등]"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. 실험 목적
    2. 바탕 이론
    3. 실험 기기 및 시약
    4. 실험 방법
    5. 참고문헌

    본문내용

    1. 실험 목적
    ● 이중관 열 교환기에서 일어나는 열 교환에 대해 이해할 수 있다.
    ● 축류와 향류의 열 교환 효율을 비교할 수 있다.
    ● 열 교환기를 통과한 응축 증기ㆍ액체, 냉온 액체 간의 온도차를 통해 총괄 열전달 계수를 구할 수 있다.

    2. 바탕 이론
    (1) 열전달(Heat Transfer)
    기본적으로 물체가 온도차가 존재할 때, 온도 차가 구동력이 되어 발생되는 에너지의 흐름을 의미한다. 열은 가역적으로 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동 및 전달되며 이러한 현상은 물체가 온도 차이가 존재하지 않을 때까지 진행된다.

    따라서 물체가 동일한 온도라면 열전달은 멈추며, 단위 시간 동안 전달된 열이 전달된 정도를 열전단률이라고 말하며 단위는 이다. 또한 특정 시간 동안 전달된 총 열의 양은 아래와 같이 나타낸다.

    열이 전달되는 방향에 수직인 단위 면적을 통과하는 열전달률을 Heat Flux 즉, 열 유속이라ㅣ고 말하며 면적이 A인 표면에서 열유속의 평균은 아래와 같이 나타낸다.

    참고자료

    · 2023년도 3학년 2학기 단위조작 및 이론 실험노트
    · 화학공학의 단위조작 / p 153~165 / 임굉 외 1 / 내하출판사 / 2005
    · Heat and Mass Transfer / p 17 ~ 29, 237 ~ 238, 357 ~ 378 / Yunus A. Cengel / McGraw-Hill / 2017
    · Double-pipe Heat Exchanger의 증발 열전달 특성에 관한 실험적 연구 / p 828~832 / 이권재 외 3 / 대한 기계 학회 춘추학술대회
    · James O. Wilkes, ‘화학공학 유체역학’, 2008, 한산, p.11~15

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    • 1. 열전달(Heat Transfer)
      열전달은 온도 차이로 인해 에너지가 이동하는 현상으로, 공학 분야에서 매우 중요한 개념입니다. 전도, 대류, 복사 세 가지 메커니즘을 통해 열이 전달되며, 각각의 메커니즘은 서로 다른 물리적 원리를 따릅니다. 산업 응용에서 열교환기, 냉각 시스템, 난방 시스템 등 다양한 장치에서 열전달 원리가 활용됩니다. 열전달의 효율성을 이해하고 최적화하는 것은 에너지 절감과 시스템 성능 향상에 직결되므로, 엔지니어들이 반드시 숙달해야 할 기본 학문입니다.
    • 2. 이중관 열교환기(Double-pipe Heat Exchanger)
      이중관 열교환기는 가장 단순하면서도 효과적인 열교환 장치로, 내관과 외관 사이에서 두 유체가 열을 교환합니다. 구조가 간단하고 제작 비용이 저렴하며 유지보수가 용이한 장점이 있습니다. 병렬 흐름과 향류 흐름 구성이 가능하며, 향류 구성이 더 높은 열전달 효율을 제공합니다. 다만 처리 용량이 제한적이고 대규모 산업 응용에는 제약이 있습니다. 소규모 실험실이나 특정 산업 분야에서는 여전히 널리 사용되는 신뢰할 수 있는 장치입니다.
    • 3. 총괄 열전달 계수(Overall Heat Transfer Coefficient)
      총괄 열전달 계수는 열교환기 설계와 성능 평가에 있어 핵심적인 매개변수입니다. 이는 내부 대류, 벽면 전도, 외부 대류 등 모든 열저항을 종합적으로 고려한 값으로, 실제 열전달 성능을 정량화합니다. 정확한 총괄 열전달 계수 계산은 열교환기의 크기 결정과 효율 예측에 필수적입니다. 그러나 오염(fouling), 스케일 형성 등의 실제 운전 조건을 완벽하게 반영하기 어려운 점이 있으므로, 설계 시 안전 계수를 적용하는 것이 중요합니다.
    • 4. 대류 열전달 계수와 무차원 수
      대류 열전달 계수는 유체와 고체 표면 사이의 열전달 효율을 나타내는 중요한 지표입니다. 이를 정확히 예측하기 위해 누셀트 수, 레이놀즈 수, 프란틀 수 등의 무차원 수가 사용됩니다. 이러한 무차원 수들의 상관식을 통해 복잡한 열전달 현상을 단순화하고 일반화할 수 있습니다. 무차원 수 기반의 접근법은 다양한 조건과 기하학적 형태에 적용 가능하여 공학 설계에 매우 실용적입니다. 다만 상관식의 적용 범위와 정확도를 항상 확인해야 합니다.

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