냉각탑(冷却塔 cooling tower) 설계

소개글

냉각탑(冷却塔 cooling tower) 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 요 약

2. 서 론

3. 이 론

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 고 찰

7. 결 론

8. 인용부호

9. 참고문헌

본문내용

에서 온도측정을 하였기 때문에, 냉각탑 특성상 윗 단으로 갈수록 온도 변화값은 줄어들게 되지만 최초 들어가는 냉각수 온도의 정량적인 양에 비례해서 감소할 것이라는 예측을 할 수 있다.
하지만 실제 결과는 비례관계가 아닌 일정 냉각수온도와 냉각수유량에서는 탑 특성치가 올라가거나 내려오는 등의 일반적인 냉각탑의 정성분적인 특징에 맞지않는 이상한 결과를 얻게 되었다.
추측컨대, 히터스위치를 통한 투입 냉각수의 온도를 맞추는 것이 까다롭고 건습구온도계를 넣고 빼는 과정에서 생기는 오차가 가장 크다고 생각되어진다.
한편 냉각탑 특성치와 각 단에서의 온도 변화가 일정하지 않기 때문에(온도변화도 변수로 취급해 주어야 한다), 이 온도data를 simpson의 공식으로 풀 경우 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 없다. 다음 그래프는 첫 번째 조건의 각단에서의 온도를 측정한 것을 plot한 것인데 이를 잘 나타내주고 있다.(전체적인 data가 이와 동일함을 각 단에서의 온도와 습도 data 정리에 나타나 있다.)
그래프가 일차원의 직선의 형태가 아니 3차원의 곡선이었기 때문에 온도변화를 감안하고 탑 특성치에 대한 정밀도를 높여주는 TCHEBYCHEFF 4 POINTS 적분법을 사용해서 풀어보기로 하였다.
T1과 T2에 관한 혼합 기체의 엔탈피 h1과 h2와의 상관관계에서 기울기 L/G를 구하게 되어 직선으로 보고 두 온도간에 임의의 점을 택하여 그때에 따르는 온도와 엔탈피를 계산하여 면적을 구하는데 이용한다.
■ TCHEBYCHEFF 4 POINTS 적분법을 이용한 냉각탑 특성치 분석
1) 냉각수 온도 30℃, 냉각수 유량 130 ㎏/hr, 공기 유량 420 ㎥/hr(열었을 때)
공기입구와
출구온도
hw
(포화냉각수 엔탈피)
ha
△h
1 / △h
T2 = 26
78.7109
h1 = 26.3715
52.3394
0.0191
T2+0.1×(30.1-26)
= 26.41
82.2354
h1 + 0.1L/G (30.1-26)
= 27.5952
54.6401
0.0183
T2+0.4×(30.1-26)
= 27.64
85.1246
h1 + 0.4L/G (30.1-26)
= 31.2664
53.8582
0.0186
T1-0.4×(30.1-26)
= 28.46
89.2435
h2 - 0.4L/G (30.1-26)
= 39.6665
49.5769
0.0202
T1-0.1×(32.3-26)
= 29.47
94.4512
h2 - 0.1L/G (30.1-26)
= 43.3377
51.1134
0.0196
T1 = 30.1
97.6951
h2 = 44.5615
53.1336
계
0.0957
= = 0.09809
2) 냉각수 온도 40℃, 냉각수 유량 130 ㎏/hr, 공기 유량 420 ㎥/hr(열었을 때)
공기입구와
출구온도
hw
(포화냉각수 엔탈피)
ha
△h
1 / △h
T2 = 26.9
82.5341
h1 = 56.2298
26.3043
0.0380
T2+0.1×(40.5-26.9)
= 28.26
97.9341
h1 + 0.1L/G (40.5-26.9)
= 58.2260
39.7080
0.0252
T2+0.4×(40.5-26.9)
= 32.34
116.1341
h1 + 0.4L/G (40.5-26.9)
= 64.2146
51.9194
0.0193
T1-0.4×(40.5-26.9)
= 35.06
133.4341
h2 - 0.4L/G (40.5-26.9)
= 36.5766
96.8574
0.0103
T1-0.1×(40.5-26.9)
= 39.14
151.4341
h2 - 0.1L/G (40.5-26.9)
= 42.5652
109.0688
0.0092
T1 = 40.5
169.0054
h2 = 44.5615
124.4439
계
0.1020
= = 0.3468
7. 결 론
냉각탑의 설계에 따른 냉각탑 특성치를 풀이하는 방법에는 simpson's rule 과 다른 여러 가지 방법들이 있다는 것을 알 수 있다.
이번 실험에서는 simpson's rule의 공식으로 값이 정해져야 되는데 각 단에서의 온도가 하나의 직선형을 이루지 못하여서 심슨의 공식을 이용하기가 어려웠다.
오차요인으로 실험 중 건습구온도계를 움질일 때 충격과 상대적으로 부정확한 측정이 오차를 유발했다고 생각이 된다. 또한 건습구온도계의 이동시 발생되어진 여러 가지 증기나 온도의 변화, 물의 흘러내림 등 도 간과할 수 없는 요인이다.
하지만 TCHEBYCHEFF의 적분법으로 하여 각 탑의 온도변화의 정상상태 유지에 대한 문제를 해결할 수 있었다. 이를 통해 L/G와의 관계 등을 분석하면 냉각탑 특성치와 관련된 면적 등의 설계를 가능하게 할 수 있을것이라 생각된다.
8. 인용부호
cS : kJ/㎏건조공기K
Hy : kJ/㎏건조공기
Ka : 총괄물질전달계수
V: 충전물의 단위면적당 체적
mw : 냉각탑의 단위면적당 냉각수의 유량
hss : 물의 포화엔탈피
hma : 공기의 엔탈피
tL : 냉각수의 온도
Q : 전열량, kJ/hr
K : 열 전달 계수, ㎏ WATER/hr㎡
S : 전열 면적, ㎡
hw : 냉각수 온도에서의 포화 습공기의 엔탈피, kJ/㎏
ha : 습구 온도에서의 공기의 엔탈피, kJ/㎏
HWT (tw2) : 냉각탑 입구 온도 (HOT WATER TEMPERATURE)
CWT (tw1) : 냉각탑 출구 온도 (COLD WATER TEMPERATURE)
RANGE : HWT - CWT
ha2 : 냉각탑 출구 공기의 엔탈피
ha1 : 냉각탑 입구 공기의 엔탈피
NTU : 냉각탑 열량 전달 단위 수 (NUMBER OF TRANSFER UNIT) 또는 THERMAL DEMAND, 또는 TOWER DEMAND
KaV/L : 냉각탑 특성값
(TOWER CHARACTERISTIC 또는 THERMAL CAPACITY)
9. 참고문헌
1. Perry handbook 6th p.12-14～17
2. http://electrochem.kyungnam.ac.kr/
3. 화학공학 동아대출판부 p520～530
4. http://www.hanmaek.net/
5. http://myhome.hanafos.com/
6. http://mail1.pknu.ac.kr/

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