[식품공학] 이중관 열교환기

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레포트 > 자연계열
2008.06.12
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[화학공학] 이중관 열교환기(Double Pipe Heat Exchanger) 이동현상 실험

이중관 열교환기 결과 레포트

[응용화학기초실험] 이중관의 열교환 실험

소개글

[식품공학] 이중관 열교환기에 대한 자료입니다.

1. 실험주제

Double-Tube-Heat Exchanger

2. 실험목적
1)열 교환기의 열 수지식 계산
2)총괄 열 전달계수의 실측 및 유체의 유량과의 관계 연구
3)열 교환기의 효율계산

3. 실험원리
1)총괄열전달계수 (overall heat-transfer coefficient)
2)대수평균온도차(LMTD, Logarithmic Mean Temperature Difference)
3)향류와 병류
4)열 교환기내 에너지 수지
5) Re수와 유량결정

3. 실험기구

4. 실험방법

5. 실험결과
1)용적량의 변화에 따른 총괄열전달계수
2)그래프 도해

6. 고찰

실험 시 주의사항

본문내용

이중관 열교환기의 특징.

저온 유체가 고온 유체로 어떤 유체의 온도를 낮추거나 높일 목적으로 사용하는 장치를 열교환기라고 한다. 이중관 열교환기(double-pipe heat exchanger)는 원관을 이중으로 한 것이며, 안쪽 관에 한 유체가 흐르고, 두 관 사이로 다른 유체가 흐르도록 되어있다. 이중관 열교환기는 구조가 간단하여 설치비가 가장 적게 들지만, 필요한 가열 표면이 9.3～14㎡보다 크지 않을 경우에만 사용할 수 있다. 이중관 열교환기는 편리한 방법으로 공업적 열교환기의 작동원리를 설명하기 위하여 설치되었다.

1)총괄열전달계수 (overall heat-transfer coefficient)

직렬 고체층을 통과하는 열속 (heat flux)은 구동력, 즉 총괄 온도차 ΔT에 비례한다.
열 교환기에서 구동력은 Th-Tc로 택할 수 있다. 여기서 Th는 뜨거운 유체의 온도이고, Tc는 찬 유체의 온도이다.
Th-Tc항을 총괄 국부 온도차 (overall local temperature difference)ΔT이다.
그림 1에서와 같이 ΔT는 관의 길이에 따라 상당히 변한다.
그리고 열속이 ΔT에 비례하기 때문에, 열속 역시 관 길이에 따라 변하게 된다. 그래서 미분식을 사용할 필요가 있다.
이 미분식은 국부 온도차 ΔT하에서 미분 면적 dA에서 미분열흐름 dq가 일어남을 표시하게 된다.
그래서 국부 열속은 dq/dA이고 국부 온도차 ΔT와 관계되는 식은

(3-1)

여기서 U는 dq/dA와 ΔT사이의 비례인자이고 이를 국부 총괄 열전달계수라 한다. A가 관 외부면적 A0일 때 총괄 열 전달계수를 U0, 관의 내부면적 Ai일때의 총괄 열전달 계수를 Ui라 하면
(3-2)
로 표시할 수 있다.

2)대수평균온도차(LMTD, Logarithmic Mean Temperature Difference)
Δ T m은 열교환기에서 평균온도차를 표시하게 된다. 열교환기의 경우에 평균온도차는 대수평균온도차(Log mean temperature difference Δ T lm )로 표시하는 것이 가장 정확한 방법이다.

3)향류와 병류

4)열 교환기내 에너지 수지
q가 고온유체와 저온유체 사이의 총 열전달률이고, 열 교환기와 그 주변사이의 열 전달을 무시할 수 있으며, 열 교환기내의 축일, 기계적 에너지, 위치 에너지, 운동에너지 등이 에너지 수지식의 다른항에 비해 아주 적기 때문에 무시하고 교환기를 통과하는 어느 한 흐름에 대한 수지식을 세우면,

5) Re수와 유량결정
Reynold's수에 대해서 유체의 흐름이 층류인가 난류인가를 판정 할 때에는 아래와 같은 공식을 이용하여 구한다.

#열교환기 #식품공학 #이중관 #Re-수 #향류 병류

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