열교환기(heat exchaner) 설계

소개글

열전달과 관련해서 heat exchanger design project
레포트
상세데이터 및 아스펜 상세과정포함

목차

1. ABSTACT

2. WHAT IS A HEAT EXCHANGER
2.1 THE MEANING OF HEAT EXCHANGER
2.2 THE CHARACTERISTICS OF HEAT EXCHANGER AND TYPE
2.3 1-2 HEAT EXCHANGER

3. SELECTED BASED ON HEAT EXCHANGERS
3.1 SELECTED METHOD
3.2 THE SELECTION CRITERIA OF TUBE
3.3 TUBE-SIDE FLUID
3.4 AN ARRAY OF　TUBE
3.5 TUBE PITCH
3.6 TUBE PASS AND PARTITION LANE
3.7 PROFILE OF BAFFLE
3.8 ETC

4. HEAT EXCHANGERS DESIGN PROBLEM

5. HEAT EXCHANGERS DESIGN
5.1 SOLUTION
5.2 NEED EQUATION
5.3 USED ASPEN PLUS
5.4 PRICE OF TUBE AND ETC

6. CONCLUSION
6.1 EFFECTIVENESS
6.2 CONCLUSION

7. APPENDIX
7.1 Specific heat capacity of Benzene
7.2 Properties of Liquid Water
7.3 Properties of Pipe

8. REFERENCES

본문내용

1. ABSTACT
조건에서 353K, 6000kg/hr의 벤젠증기를 응축하는 점을 기준으로 하여 각 사용 장비의 세부적인 부분을 고려, 그 경제성을 최소화하여 열교환기를 제작하는 것이 설계의 주안점이다. Shell side로 벤젠증기를 공급하여 응축하는 GEN-HS형의 열교환기 모델을 사용, 벤젠증기가 응축되는 것을 주안점으로 하였으며 그에 상응하는 장비의 물성에 대비한 경제성을 고려하여 가장 적절한 장비를 사용할 수 있도록 고려하였다.
최적의 효율을 위한 장비의 선택은 많은 비용을 요구하므로 대부분의 장비의 선택에서 일반적으로 사용하는 물성의 장비를 사용하였고, 실질적인 열교환을 이루는 부분에 있어서는 그 물성의 효율을 고려하여 최적의 선택을 할 수 있도록 하였다.
사용되는 냉각수에 대한 부분은 사업자를 위한 산업용수에 대한 부분이기 때문에 각 지역별 또는 경제특구에 관련된 부분에서 상당한 차이가 있을 수 있으므로 경제성을 고려하는 부분에서 제외하였다. 또한 유입구의 냉각수 온도는 303K로 설계하였다.
열전달계수에 대한 부분에 있어서는 냉각수에 대 Dittus-Boelter Equation을 사용하였고, 벤젠 증기에 대해서는 Donohue Equation과 Nusselt Equation을 각기 사용하여 증기에 대한 경막계수와 응축수에 대한 경막계수를 달리 구하였다.
총괄열전달계수에 대해서는 Donohue Equation이 그 열교환기 용량이 커질수록 근사값에서 멀어지므로 그에 대한 부분을 고려 100% 증기응축을 기준으로 냉각수의 열용량을 계산하여 그에 대한 보정값을 취하였다.
Aspen을 통한 실제 열교환기 설계 Simulation을 통하여 보다 정확한 설계에 접근할 수 있도록 하였고, 세부적인 부분은 소수점 4자리까지의 계산을 기준으로 하였으며, 그에 대한 부분에서 손실되는 열전달계수의 보정은 위의 냉각수 보정 값에서 0.0001을 더하였다.
실제 응축에 있어서 100% 효율로 증기가 응축되는 조건이 아니라면 실제 열교환기의 면적과 그에 대한 냉각수의 필요량이 대폭 줄어들 수 있으나, 설계의 기준은 100% 응축을 기준으로 하였다.

참고 자료

Arthur P. Fraas, Heat exchanger design, Edition 2, Wiley-IEEE, 1989
이기백, Shell and Plate 열교환기에서 R-22의 증발 및 응축 열전달 특성에 관한 연구, 부경대학교 대학원, 냉동공조공학과, 공학박사 학위논문, 2003.02
John R. Thome, Wolverine Engineering Data Book, Wolverine Tube, Inc., 2004
www.pessco.com/pessco/index.aspx>기술상담>열교환기
Warren L. McCabe, Unit operations of chemical engineering, Edition 7, McGrawHill, 2005.10
Frank P. Incropera 외 1명, Introduction to Heat Transfer, Edition 3, SciTech, 1998
Dr. Charles Xu, Heat Exchangers(Chemical Engineering), Lakehead University