[화공생물공학단위조작실험2] 이중관 열 교환기 실험 결과레포트

소개

동국대학교 화공생물공학단위조작실험2 2024-1 A+ 이중관 열 교환기 결과레포트입니다.

목차

1. 결과
1) 실험 결과 계산
(1) 열교환 면적 계산
(2) 온도 계산
(3) 에너지 수지 및 열량 계산
(4) 총괄 열전달 계수 계산
(5) 열교환기 유효도 계산

2. 고찰
1) 열전달 속도의 비교와 열손실
(1) 평균열전달 속도의 비교
(2) 열손실량의 비교
2) 열전달 유효도와 전달단위 수(NTU)
3) 총괄 열전달계수 비교 및 보정

3. 참고 문헌

본문내용

1. 결과
1) 실험 결과 계산
(1) 열교환 면적 계산
본 실험의 목적은 온수의 유량을 일정하게 유지한 채, 냉각수의 유량과 흐름 방향을 변화시키며 열교환기의 총괄 열전달계수, 유효도의 변화를 분석하는 것이다. 이때 열교환기 내관의 내경과 외경에 따라 열교환 표면적이 다르고, 총괄 열전달 계수 계산에 필요한 값이 각각 다르다.
내관 표면적
외관 표면적

(2) 온도 계산
실험에서는 온수의 유속을 1 GPM(Gallons per minute)로 고정하고 향류와 병류일 때 각각 냉수의 유속을 1, 2, 3, 4 GPM으로 변경하며 각 지점별 온도를 측정했다. 이때 열교환기 계기판에 표시되는 온도가 변하지 않을 때 정상상태에 도달했다고 가정하여 온도 값을 사용했다.

병류 흐름의 경우 T1은 온수의 입구 온도인 Tha, T2은 온수의 출구 온도인 Thb, T3은 냉각수의 입구 온도인 Tca, T4은 냉각수의 출구 온도인 Tcb를 의미한다. 향류 흐름은 T1과 T2는 동일하나 T3가 냉각수의 출구 온도인 Tcb, T4가 냉각수의 입구 온도인 Tca로 달라진다. 각 온도의 열교환 흐름도에서의 위치는 오른쪽의 사진과 같다.

(3) 에너지 수지 및 열량 계산
열교환기에서 뜨거운 유체가 잃는 열에너지와 차가운 유체가 얻는 열에너지는 이론적으로 동일한 값이어야 한다. 이때 현열만 전달되고 비열이 일정하다고 가정하면 수지식은 다음과 같다.

참고자료

· 화공생물공학과 교수진. (2024). 화공생물공학단위조작실험2. 동국대학교 화공생물공학과. 4-14.
· 이근식, & 남궁규완. (1991). 열역학 제 2 법칙에 의한 이중관 대향류 열교환기의 해석.
· 양영준. (2021). 온수용 이중관 열교환기의 열유동 특성을 이용한 최적운전 연구. 에너지공학, 30(2), 1-7, 10.5855/ENERGY.2021.30.2.001
· 최항집, 백종훈, 강병하, & 최영돈. (1999). 수소액화 시스템용 이중관 열교환기의 유용도 측정. 수소에너지, 10(1), 19-26.
· Warren L. McCabe, Julian C. Simth, Peter Harriottm. (2018) McCabe 의 단위조작. 7th 수정판, McGrawHill Education, pp.273-297.
· Dr. Aysar T. Jarullah, "Heat Exchanger Effectiveness (NTU method)", lecture23, pp.1-2.