열 및 물질전달 설계

목차

1. 열전달 설계 주제
2. 목적
3. 이론
4. 설계과정
5. 결론
6. 참고문헌
7. 회의록

본문내용

1. 열전달 설계 주제
제강공정에서 나오는 제품의 표면을 세척하는 공정이 있다.
이 공정은 3 x 6m, 높이 1.5m의 사각형 수조에 공업용수를 흘려보내며 제품을 통과시키는 방법으로 세척하고 있다.
세척이 원활하게 이루어지기 위해서는 수온을 65℃이상으로 유지시켜 주어야한다. 공업용수는 계절에 따라 5 ~ 20℃의 온도로 매시간 12ton 씩 공급된다.
현재 이 공정은 온도를 유지시키기 위하여 직경 5mm(내경3mm), 길이 2.5m의 폴리머관에 150℃의 포화증기를 통과시키고 있다. 관은 수조내에 180개가 설치되어 있다.

1) 현재의 조건에서 가장 적합한 폴리머관은 ?
2-1) 여름과 겨울에 필요한 수증기의 양은 ?
2-2) 관의 최적 개수는 몇 개인지 설계하여 보시오 ?
3-1) 이 관에 수증기 대신에 동일 온도의 건조공기를 공급할 경우 겨울에 필요한 공기 공급량은 ?
3-2) 건조공기를 이용할 경우에 최적의 관과 공기공급량을 설계하여 보시오.
4) 이 공정에서 가장 적합한 열전달 시스템은 어떤 것인지 제안하여 보시오.

2. 목적
제강공정에서 이용되는 세척공정에서의 물질의 열전달을 통하여 열 및 물질 전달 개념을 이해하고 응용해 본다.

3. 이론
* 열 (Heat)
열은 한 물체로부터 다른 물체로 온도 차이에 따른 결과로 흘러 들어간다. 만약에 온도가 서로 다른 두 물체를 합쳐두면, 열은 보다 고온 물체로부터 저온 물체로 이동한다. 이 결과, 용해 또는 응고와 같은 물질의 상변가 없는 경우에는, 저온 물체의 온도는 증가하고, 고온 물체의 온도는 감소하게 된다.

* 열흐름 (Heat flow)
물질 내에서 온도구배(Temperature gradient)가 존재하면 언제나 발생되며, 열흐름을 계산하기 위해서는 필연적으로 온도분포를 알아야 한다. 열 흐름을 이해하는데는 서로 다른 세가지 열 흐름 메카니즘을 고려하는 것이 보통이다. 즉 전도(Conduction), 대류(Convection), 및 복사(Radiation)가 그것이다.

참고 자료

http://tong.nate.com/pc0216/48423785
한국열물성학회 http://www.ikstp.or.kr/
Warren L.McCabe , unit operations of chemical engineering., 7th ed.(2005) , p.251 ~ 406
chare LAB cooring & heating application RE search LAB , HVAC & RHVAC R 열교환기열교 환기이론이론및및설계설계 , Jun KyoungLee,KyungnamUniv.,Division of Mechanical Engineering and AutomationHVAC
Perry, R.H., and D.W Green(eds.), Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7th ed. NewYork: McGraw-Hill, 1997; (a) p.11-4ff, (b) p. 11-9