[화공단위조작실험A+] 이중관 열교환기

소개글

"[화공단위조작실험A+] 이중관 열교환기"에 대한 내용입니다.

목차

0. Title
1. Purpose
2. Principle
3. Apparatus and Reagents
4. Procedure
5. Results
6. Discussion
7. Reference

본문내용

1. Purpose
간단한 열교환기의 기본식, 열교환기의 열수지 계산, 총괄 열전달 계수(Over-all heat transfer coefficient)를 실측하고 유체의 유량과의 관계를 연구한다.

2. Principle
1) 이중관 열교환기(Double tube heat exchanger)[1][2][3]
뜨거운 유체와 찬 유체가 고체 벽으로 분리되어 있는 열전달 장치는 화학공학 실무에서 흔하게 등장한다. 그 대표적인 예로 이중관 열교환기를 들 수 있다. 이중관 열교환기는 단순 열전달장치로, single tube와 jacket으로 구성된다. 여기서 고온 유체는 내관, 즉 single tube를 통해 흐르고, 저온 유체는 외관인 jacket속으로 흐르게 된다. 이 때, 열량 q_w (=Q_w)는 정상 상태하에서 관벽을 통해 이동하게 되며 고온 유체의 열손실량은 저온 유체에서의 얻은 열량과 같다.

<중 략>

6. Disccution
1) 실험 원리와 결과에 대한 정리
이중관 열교환기 실험에서는 열전달이 일어나는 위치에서 가열표면으로부터의 거리에 따라 온도가 변하기 때문에 평균 온도 개념이 필요하다. 이를 평균 흐름 온도 또는 혼합컵 온도라고 하는데, 우리는 입구와 출구에서의 측정치를 이용하여 대표온도를 구한 후 각각 병류와 향류에 대한 고온 유체와 저온 유체의 동점성계수, 레이놀즈 수, 열량을 계산하고, 이에 대한 열교환율과 대수평균온도차를 이용한 열관류율, 즉 총괄 열전달 계수까지 구해보았다.
대표온도의 사용은 어떤 흐름의 온도가 의문의 단면을 흐르는 전체 유체흐름을 모아서 단열적으로 혼합시킨 유체의 것이라고 할 때, 평균된 것으로 볼 수 있기 때문에 가능했다.[2] 그러나 총괄 열전달 계수를 계산할 때는 대표온도 대신 대수평균온도차를 이용하여 구했는데, 보통 열교환은 단순히 우리가 아는 평균온도가 아닌 대수평균이 일반적으로 더 결과값에 잘 들어맞는 계산치로 도출되기 때문이다.

참고 자료

이중관열교환기 교재
Mccabe L. Warren 외 2명, McCabe의 단위조작 7th, McGraw Hill Education, p.273-280, (2017)
All About Double Pipe Heat Exchangers - What You Need To Know (thomasnet.com), 이중관 열교환기
Latent heat - Wikipedia, 잠열
Sensible heat - Wikipedia, 현열
Countercurrent exchange - Wikipedia, 향류
Graham Wilson 외 3명, Storage and hybridization of nuclear energy, Academic press, p.229-248, p.371-372, p.382-383 (2019)
Elsevier, Water in textiles and fashion consumption, footprint, and life cycle assessment, Woodhead publishing, p.135-153 (2019)