2중관식 열 교환기

소개글

열교환기(heat exchanger)는 온도가 다른 두 유체가 서로 섞이지 않으면서 열을 교환하는 장치이다. 열교환기는 가정용 공기조화 시스템으로부터 튼 공장의 화학공장이나 발전에 이르기까지 넓은 범위의 응용분야에 실제적으로 많이 쓰이고 있다.
열전달 장치를 주어진 제한 조건하의 열전달에 대한 요구에 맞추려는 시도는 수많은 혁신적인 열교환기 설계를 초래했으며, 가장 간단하고 기본적인 열교환기는 이중관식 열교환기이다. 이것은 지름이 서로 다른 두 동심 관으로 구성되어 한 유체는 작은 관 속을 흐르고, 다른 유체는 두 관 사이의 환상 공간 속을 흐른다. 흐름의 배치는 고온유체와 저온유체가 열교환기의 같은 방향으로 유입하여 같은 방향으로 유출하는 평행류(parallel flow)와 고온유체와 저온 유체가 서로 반대쪽으로 들어가 서로 반대 방향으로 흐르는 대향류가(counter flow)가 있다.
본 실험장치는 평행류와 대향류 흐름 배치에서, 고*저온 유체의 입구와 출구온도 측정 뿐 아니라 중심에 있는 관의 내외 벽면 온도도 측정할 수 있으므로, 원관 및 환상 공간 내부 유동에서 열전달 계수를 실험적으로 측정할 수 있다. 이를 근거하여 관내 유동에 대한 무차원 열전달 관계식의 계수들이 계산되며, 또한 열전달에 영향을 주는 모든 요소를 감안한 열관류계수(overall heat transfer coefficient)과, 열교환기 전체에서 두 유체 간의 평균 온도 차이에 해당하는 대수평균 온도차(logarithmic mean temperature difference, LMTD)가 계산된다. 결과적으로 본 실험은 이중관식 열교환기의 각 흐름 배치에 대한 실험 결과에서 얻은 측정치로부터 열전달 성능에 관계되는 영향 인자를 계산하고, 그 결과를 비교, 검토하여 열교환기의 이해를 도모하고자 한다

목차

1. 2중관식 열교환기 실험
시험의 목적 (Object)
결과 (result)
계산 과정 (calculation process)
시험 결과 정리 및 검토
토론 및 토의 (Debate or DISCUSSION)

본문내용

열교환기(heat exchanger)는 온도가 다른 두 유체가 서로 섞이지 않으면서 열을 교환하는 장치이다. 열교환기는 가정용 공기조화 시스템으로부터 튼 공장의 화학공장이나 발전에 이르기까지 넓은 범위의 응용분야에 실제적으로 많이 쓰이고 있다.
열전달 장치를 주어진 제한 조건하의 열전달에 대한 요구에 맞추려는 시도는 수많은 혁신적인 열교환기 설계를 초래했으며, 가장 간단하고 기본적인 열교환기는 이중관식 열교환기이다. 이것은 지름이 서로 다른 두 동심 관으로 구성되어 한 유체는 작은 관 속을 흐르고, 다른 유체는 두 관 사이의 환상 공간 속을 흐른다. 흐름의 배치는 고온유체와 저온유체가 열교환기의 같은 방향으로 유입하여 같은 방향으로 유출하는 평행류(parallel flow)와 고온유체와 저온 유체가 서로 반대쪽으로 들어가 서로 반대 방향으로 흐르는 대향류가(counter flow)가 있다.
본 실험장치는 평행류와 대향류 흐름 배치에서, 고*저온 유체의 입구와 출구온도 측정 뿐 아니라 중심에 있는 관의 내외 벽면 온도도 측정할 수 있으므로, 원관 및 환상 공간 내부 유동에서 열전달 계수를 실험적으로 측정할 수 있다. 이를 근거하여 관내 유동에 대한 무차원 열전달 관계식의 계수들이 계산되며, 또한 열전달에 영향을 주는 모든 요소를 감안한 열관류계수(overall heat transfer coefficient)과, 열교환기 전체에서 두 유체 간의 평균 온도 차이에 해당하는 대수평균 온도차(logarithmic mean temperature difference, LMTD)가 계산된다. 결과적으로 본 실험은 이중관식 열교환기의 각 흐름 배치에 대한 실험 결과에서 얻은 측정치로부터 열전달 성능에 관계되는 영향 인자를 계산하고, 그 결과를 비교, 검토하여 열교환기의 이해를 도모하고자 한다.

참고 자료

전공실험책
열전달책