이중관식 열교환기 성능실험

소개글

이중관식 열교환기 성능실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

◈ 서 론

1. 실험 목적

2. 실험 절차

◈ 본 론

1. 실험 장치

2. 실험 이론

3. 결과 계산

◈ 결 론

1. 열교환기 정의

2. 열교환기의 종류

3. 열교환이 잘 일어나려면?

- 참 고 문 헌 -

본문내용

이중관식 열교환기 성능실험
◈ 서 론
1. 실험 목적
본 실험의 목적은 열교환기 중 향류형과 병류형 열교환기에 대하여 열교환 특성과 유용도를 확인하는데 있다. 장치는 이중관(동심관)으로 구성되어 내측에 온수, 외측(annulus)에 냉수가 유동하도록 되어 있으며 절환스위치(볼밸브)를 조작하여 향-병류의 실험이 가능하도록 제작되어 있다.
2. 실험 절차
① 주 전원을 연결한다 (220V 단상, 4 kW)
② 고온항온조와 저온항온조에 물을 채우고 스위치를 가동한다.
a. 고온항온조의 전원스위치(1)을 ON시키고, 온도조절기(2)를 이용하여
실험온도에 설정한다. [50℃ 정도]
b. 저온항온조의 전원(3)을 ON시키고, 온도를 설정한다. [10℃ 정도]
③ 고온측 및 저온측 물의 온도가 확인되면 열교환기에 순환시킨다.
a. 병류 절환밸브 (4 및 5)를 열고 향류 절환밸브 (6 및 7)을 닫아 병류유동을
설정한다.
b. 온수 및 냉수유량조절 밸브(8 및 9)를 서서히 열면서, 유량을 설정한다.
(최초 0.4 lpm 정도)
c. 콕크 밸브를 열어 (10 및 11) 관로내의 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 또는 냉.온수 입구온도의 변화에 따라 실험데이터를 얻는다.
(유량의 변화에 따라 관내 유동이 층류 또는 난류로 변화함을 유의하라)
⑥ 병류 절환밸브 (4 및 5)를 닫고 향류 절환밸브 (6 및 7)을 열어 향류유동을
설정한 후 같은 실험을 반복한다.
◈ 본 론
1. 실험 장치
열교환기의 외부 단면은 단열되어 있으며, 각각의 온도계들은 유동의 정확한 온도를 측정하기 위해 관내부와 외부에 설치되어 있다. 유량 조절 밸브는 각각의 냉, 온수 유량을 조절한다. 온수의 온도 제어기를 갖추고 있고, 열교환기에서의 온수 순환은 펌프에 의해 이루어지며 병류 및 향류를 자유로이 바꾸어 가면서 열교환기를 작동시킬 수 있다.
2. 실험 이론
동심관형 병류 및 향류 열교환기의 유동형상 및 유체온도변화 특성
(a) Paralled-flow (병류)
① 보다 가 높아질 수 없다.
→유체의 최고 온도 제한
② Counter Type보다 효율이 낮다.
③ △T의 차이가 크다.
④ 온도변화가 급속히 일어난다.
→단시간에 많은 온도를 올릴 때 사용
(b) Counterflow (향류)
① 이 보다 높아질 수 있다.
② Parallel Type보다 효율이 높다.
③ △T의 차이가 크지 않다.()
④ 온도변화가 서서히 일어난다.
→시간이 오래 걸림
3. 결과 계산
측정한 데이터로부터 다음을 계산하고 성능변화를 고찰한다.
열교환량
총열전달계수
대수평균온도차 lm =
열교환기 유용도 ε =
물의 비열 C=18.015(143.05-183.54θ0.25+82.751θ0.5-3.6989θ)
여기서 U는 총열전달계수이며 A 는 열전달면적 이고
CH= mHcpH, CC= mCcpC, Cmin= min( CH, CC )
C (온도변화에따른 물의 비열 변화) :
(정압비열)=kJ/kgK이고 θ=T(K:절대온도)/100 이다.
: 열전달량
mH : 고온유체(물)의 유량(ℓ/min)
mC : 저온유체(물)의 유량(ℓ/min)
CpH : 고온유체(물)의 비열(kJ/kg℃)
CpC : 저온유체(물)의 비열(kJ/kg℃)
Cmin : CH와 CC의 최소값 선택
면적(㎡)
동관내측()
(내경 : 13.84 mm)
동관외측()
(내경 : 26.04 mm)
ㆍ실험 시 가정
① 총괄계수 U는 일정하다.
② 뜨거운 유체와 차가운 유체의 비율은 일정하다.
③ 대기와의 열 교환량은 무시한다.
④ 병류이든 향류이든 간에 흐름은 정상상태로 간주한다.
⑤ 관들을 따른 축방향 전도는 무시한다.
◈ 결 론
실험 결과
1. 온도변화 그래프
1. 열교환기 정의
열교환기는 하나의 유체 흐름에서 또 다른 유체 흐름으로 열전달을 이루는 장치이다. 동력발생, 냉동, 공기 조화 식품 제조 공정, 화학 공정, 정유 공정등 다양한
형태로 공학적으로 적용된다.
2. 열교환기의 종류
1) 흐름배열에 따른 열교환기
① 평행류 열교환기
- 고온 및 저온의 유체들이 같은 끝면에서 들어와서, 같은 방향으로 흐른 후,
같은 끝면으로 나가는 열 교환기이다. 평행류 열교환기에서 사용되는 작동
유체들은(튜브형 열교환기, 튜브통로 2개일 경우) 처음에는 온도차가 크지만
튜브의 길이가 길어질수록 온도 차이가 줄어든다. 그러나 고온유체의 입구
온도를 넘을 수는 없다.
② 대향류 열교환기
- 유체들이 서로 반대쪽 끝면에서 들어오면서 역시 반대쪽 끝면으로 나가는
열 교환기이다. 평행류 열교환기와 반대로 한 끝단에서 두 유체의 고온부
사이의 열전달과 동시에 맞은편 끝단에서의 저온부 사이의 열전달이 이루어
지므로 끝단에서의 온도차이는 평행류 교환기일 때 보다 크지 않다.
③ 직교류 열교환기
- 유체들이 서로 직각방향으로 흐르는 열 교환기로서 이 교환기에 사용되는
튜브나 핀들은 각각 평판형이나 원형일수 있다.
2) 구조형태에 따른 열 교환기
① 튜브형 열교환기
- 튜브형 열교환기에서는 두 유체가 혼합되지 않으며 일반적인 형태로
Shell-and-Tube형 열교환기가 있다. 가장 간단한 형식으로 단일 쉘 통로와
단일 튜브통로를 갖고있는 형태의 Shell-and-Tube형 열교환기가 있으며
두개의

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