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이중관식 열교환기 성능실험

R/E/P/O/R/T이중관식 열교환기성능실험학 과 기계자동차공학과실험일2009/06/03목 차1. 서론- 실험목적 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p3- 실험배경 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p32. 본론- 실험이론1) 열교환기의 정의 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p32) 열교환기 기본형태 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p33) 향류?병류 열교환의 특징 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p6- 실헝장치 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..p7- 실헝방법 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..p7- 실험유의사항 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..p83. 결론- 계산과정1) 수식 및 물성치 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p82) 계산 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p141. 서론--- 실험목적열교환기 종류의 하나인 이중관식 열교환기의 향류형과 병류형에 대한 열교환 특성과 유용도를 확인하고자 한다.- 실험배경열교환기란 금속판 등의 전열벽을 통하여 높은 온도의 유체로부터 낮은 온도의 유체에 열을 전달하는 장치로 가열기, 예열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등이 있다. 열교환기는 고온과 저온의 매지 간에 열전달을 이루는 장치로서 동력발생, 냉동, 공기조화, 식품 제조 공정, 화학 공정, 정류 공정, 그리고 각종 차량 등에 다양한 형태로 적용되고 있다.열교환기는 형태에 따라 원통다관식 열교환기(Shell&Tube), 이중관식 열교환기(Double Pipe Type), 평판형 열교환기(Plate Type), 공랭식 냉각기(Air Cooler), 가열로(Fired Heater), 코일식 열교환기(Coil Type)로 나눌 수 있다.경제적 측면에서의 열교환기의 고려는 공학 설계에 있어서 중요한 일이며, 열교환기의 완전한 공학적 설계에서는 열성능특성뿐만 아니라 요구펌프동력과 계의 경제성 등이 중요하다. 근래에 들어 열교환기의 역할에 대한 중요성이 증가하고 있다. 왜냐하면 엔지니어들이 에너지의 중요성을 자각하게 되었고, 따라서 열해석과 투자에 대한 경제적 이점도 고려할 뿐만 아니라 에너지계에 대한 원금회수의 측면도 고려하여 최적설계를 원하기 때문이다.2. 본론- 실험이론1. 열교환기 정의 :서로 다른 온도와 고체벽으로 분리된 두 유체들 사이의 열교환 과정은 많은 공업 응용분야에서 일어나고 있다. 이 열교환을 수행하는 장치를 열교환기라 하며 난방, 공기조화, 동력발생, 폐열회수, 그리고 화학공정 등에서 찾아볼 수 있다.2. 열교환기 기본형태 :일반적으로 열교환방식, 동작상태, 유동배열과 구조 및 설치형태에 따라 분류된다.① 열교환 방식에 따른 열교환기a.)판형 열교환기판형 열교환기는 주로 소용량 환기 유닛에 적용이 되며 누설율이 적어서 오염된 실내 공기가 실내로 재유 입되는 것을 방지하는 장소에 사용된다.판형 열교환기판이 가능하지만 현열교환만 가능하여 실제적인 열회수는 적다.d.)모세송풍기형모세 송풍기를 이용하여 환기 코일을 통해 실내로부터 환기되는 공기중의 열만을 회수하여 급기에 전달하는 방식② 동작 상태에 따른 구분a.)고정식 열교환기 - 열 교환 매체가 정지해 있는 형태b.)회전형 열교환기 - 열 교환 매체가 회전하는 형태③ 유로 형태에 따른 구분a.)평행류 - 열교환기 내에서의 유체유동이 급기방향과 배기 방향이 동일하며 고온 및 저온의 공기가 같은면에서 유입 되어서 같은 방향으로 유출 되므로 유입되는 면에서의 공기 온도차는 큰 반면에 유출되는 면에서의 공기온도차는 미소하게 된다.b.)대항류 - 두 유동의 방향이 반대이며 한 끝단에서의 두 공기들의 고온부들 사이 열전달과 동시에 다른 끝단에서 저온부들 사이의 열전달이 이루어짐에 따라 열전달 효과가 좋다.c.)교차류 - 상호 직각으로 열교환이 이루어지는 방식④ 구조형태에 따른 구분a.)덕트형 - 하나 이상의 덕트로 연결되는 구조b.)창문형 - 급기 배기를 덕트 없이 벽에 거치하여 사용되는 구조⑤ 설치형태에 따른 종류a.)벽걸이형 - 벽에 거는 형태b.)상치형 - 바닥에 세워두는 형태c.)천장에 - 설치하는 형태d.)천장 매립 카세트형 - 천장에 매립되는 덕트 말단부에 설치되는 형태e.)천장 매립 덕트형 - 천장에 매립되는 덕트의 중간에 연결되는 형태3. 향류?병류 열교환의 특징평행유동(병류)고온 및 저온의 유체들이 같은 끝면에서 들어와서 같은 방향으로 흐르고, 같은 끝면으로 나가는 유동대향유동(향류)유체들이 반대쪽 끝면에서 들어와서 반대 방향으로 흐르고, 서로 반대측 끝면으로 나가는 유동평행유동 열교환기는 온도차는 초기에는 크지만 x(거리)가 증가함에 따라 감소하여 점근적으로 0으로 근접한다. 저온유체의 출구온도는 결코 고온유체의 출구온도를 넘지 못한다.대향유동 열교환기는 평행유동 열교환기와 대조적으로 한 끝단에서 두 유체의 고온부 사이의 열전달이 있고, 동시에 다른 끝단에서 저온부 사이의 열전달이 있다. 이러한 이유 때내의 공기를 제거한다.4) 운전이 정상상태에 도달하면 온도, 유량 등 데이터를 측정/기록한다.a. 온도지시계의 절환용 버튼 1,2,3을 눌러 위치별 온도를 측정한다.(TH1, TH2, TH3, TC1, TC2, TC3)b. 온수 및 냉수유량은 로터메터의 눈금으로부터 읽는다.(mH, mC)5) 유량, 유량 비 또는 냉온수 입구온도의 변화에 따라 실험데이터를 얻는다.(유량의 변화에 따라 실험데이터를 얻는다.(유량의 변화에 따라 관내 유동이 층류 또는 난류로 변화함을 유의하라)6) 병류 절환밸브(4및5)를 닫고 향류 절환밸브(6및7)을 열어 향류유동을 설정한 후 같은 실 험을 반복한다.- 실험유의사항1) 밸브의 개폐방법을 완전 숙지하여 오동작이 없도록 한다.2) 담당교수 또는 조교의 지시 없이는 Control panel의 조작을 절대 금한다.3) 고수조의 온수에 의한 화상을 조심한다.4) 실험중 이상발생시 전원 S/W를 OFF하고, 즉시 담당교수 또는 조교에게 보고한다.5) 실험이 끝나면 밸브들을 닫은 후 전원 스위치들을 끄고, 정리 정돈한다.3. 결론- 계산과정1. 수식 및 물성치 :1) 열교환량,2) 대수평균온도차3) 열교환기 유용도LU = 총열전달계수A = 열전달면적 =CH = mH×CpH, Cc = mC×CpC, Cmin = min( CH, Cc )Q = 열전달량mH = 고온유체(물)의 유량mC = 저온유체(물)의 유량CpH = 고온유체(물)의 비열CpC = 저온유체(물)의 비열Cmin = CH와 Cc의 최소값면적(m2)동관내측(d1)(내경 : 13.84 mm)A1(1.5×10-4)동관외측(d2)(내경 : 26.04 mm)A2(5.32×10-4)단위(℃)비열(KJ/Kg·K)104.195504.1782. 계산 :계산에 하기 전 에너지 평형과 이에 수반되는 해석은 몇 가지 가정을 한다.① 열교환기는 그 주변과 단열되있고, 고온유체와 저온유체 사이에서만 열교환이 된다.② 관에 따른 축 방향 전도는 무시할 수 있다.③ 위치 및 운동에너지의 변화는 무시할 수 있다.④005141-60.750381.01220299.9161.69E-50.308880.0005860.0005600.0005731-71.050430.41226299.2571.30E-50.413540.0004880.0003920.0004401-81.050410.71223299.9161.72E-50.313220.0006280.0005390.0005841-91.050401.01221300.5611.96E-50.250480.0006980.0006310.000664온수측냉수 측계산 결과초기온도유량입구온도출구온도초기온도유량입구온도출구온도대수평균 온도차총열전달 계수유용도열교환량온수측냉수측평균기호TH,0mHTH,inTH,outTc,0mCTC,inTC,out△TlmUεQHQCQavg계측치TH,0mHTH1TH3Tc,0mCTC1TC3------단위℃g/min℃℃℃g/min℃℃KkW/m2K-kWkWkW2-1500.45036100.41223298.6211.04E-50.329540.0003910.0003080.0003492-20.450350.71220299.4951.20E-50.382330.0004190.0003920.0004052-30.450331.01218299.2651.32E-50.421860.0004740.0004200.0004472-40.750430.41225301.0431.04E-50.331580.0003420.0003640.0003532-50.750410.71223301.1381.44E-50.263750.0004400.0005390.0004902-60.750391.01221301.1381.72E-50.314600.0005370.0006310.0005842-71.050450.41227300.8501.13E-50.361180.0003490.0004200.0003852-81.050430.71225301.0431.65E-50.302100.0004880.0006380.0005632-91.050421.01223301.6241.95E-50.250590.0005580.0007710.000664

공학/기술| 2009.10.03| 14페이지| 2,000원| 조회(708)

열전달, 열교환기, 열교환기실험, 이중관식

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