이중관 열교환 레포트

소개

화공생명공학과의 이중관 열교환 결과 레포트 입니다.

목차

1. 서론
2. 이론
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 실험결과에 대한 고찰
6. 결론
7. 사용기호
8. 참고문헌
9. 부록

본문내용

1. 서론

특정한 공학적인 목적을 달성하기 위해 장비 설계에 열전달 법칙을 적용하는 것은 아주 중요하다. 왜냐하면 이를 통해 경제적인 이익을 얻기 위한 제품을 개발할 수 있기 때문이다. 그리고 그러한 열전달을 이용한 기계가 열 교환기이다.
열 교환기는 온도가 다른 유체 간의 열을 교환하는 장치로서 Chemical Process에 있어 열 에너지를 교환을 통하여 조절하여 Process 내의 에너지가 낭비되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이번에 한 이중관열교환 실험은 평형상태의 직선 원통관에서 차가운 유체와 뜨거운 유체가 반대방향으로 흐르게 하여 그 두 유체의 Nusselt number와 Renolds number구한 후에 알려져 있는 실험상관식과 비교하여 그 차이를 알아보는 것을 목적으로한다.

2. 이론

온도는 높은 곳에서 낮은 곳으로 열을 전달한다. 그 온도변화는 유체의 Heat Capacity에 따라서 결정된다. 직선형의 단열된 이중관에서의 두 유체의 엔탈피 변화량을 온도변화를 통해서 측정할 수 있다.
이 실험결과를 측정함에 있어, 다음의 가정을 사용한다. 이중관 자체의 두께는 생각하지 않으며, 물의 온도는 입구와 출구에서는 일정하다. 또한 steady-state라고 가정한다. 이중관은 완전한 단열상태로 주위에서의 열손실은 없다. 유체의 Heat Capacity는 일정하다.

2.1 열교환기 내 에너지 수지

흐르는 유체의 에너지 수지는 다음과 같다.
(1)
식(1)에서 열교환기 내의 축일, 기계적 에너지, 위치 에너지, 운동에너지의 변화는 무시할 적도로 작기 때문에 무시하면 다음과 같은 식이 된다.
(2)
이중관이 완벽하게 단열된다고 가정하면 열교환은 이중관 내부에서만 이루어 지며, 뜨거운 유체에서 잃은 열은 차가운 유체로 전달된다. 그러면 식은 다음과 같이 쓸 수 있다.
(3)
여기서 현열만이 전달된다면, Heat Capacity는 일정하다고 가정하였으므로 (3)식은 다음과 같이 쓸 수 있다.

참고자료

· J. M. Smith , H. C. Van Ness, M. M. Abbott,2002, "화학공학열역학“, 6th ed. , McGrawHill Korea, 42, 47~49
· J. P. Holman, 2000,“열전달”, 8th ed. , McGrawHill Korea,785~811
· J. R. Welty , C. E. Wicks, R. E. Wilson, G. L. Rorrer,2001, "Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer", 4th ed. , JohnWiley&Sons.pp, 288~290