tube in tube 열교환기 설계

소개글

Thermal & Geometry condition을 가지고,
LMTD & e-NTU methods를 이용, 프로그램 코드를 작성하여
tube in tube heat exchanger의 길이를 알아보자.

목차

1. Introduction
(1) Heat Exchanger 종류 및 특성
1) 사관식 열교환기(submerged-pipe coil heat exchanger)
2) 개방 액막식 열 교환기(open-type heat exchanger)
3) 2중관식 열 교환기(double-pipe heat exchanger)
4) 원통 다관식 열 교환기(shell and tube heat exchanger)
5) 재킷식 열 교환기(jacket type heat exchanger)
6) 와권식 열 교환기(volute type heat exchanger)
7) 평판식 열 교환기(plate type heat exchanger)

(2) Heat Exchanger Design Methods
1) ε- NTU Method (Black Box Analysis)
2) LMTD Method
3) Comparison of -NTU and LMTD methods.

2. Problem Statement
(1) Heat Exchanger Configurations
(2) Thermal Conditions
(3) Geometric Conditions

3. Schematic Diameter of Heat Exchanger
(1) Geometric Conditions
(2) fluted tube in smooth tube의 단면
(3) Tube in Tube Diagram

4. Control volume analysis
(1) Mass Balance
(2) Energy Balance
(3) Heat Transfer Eq.

5. Design Procedure
(1) Design Procedure for the Sizing Problem
(2) Design Procedure for the Rating Problem
(3) Flow Chart of LMTD Method
(4) Flow Chart of -NTU Method

6. Results and Discussion
(1) Results and Discussion
(2) Parametric Analysis

7. One Set of hand Calculation
(1) General Heat Exchanger Configuration
(2) Pressure Drop and Heat Transfer coefficient Calculations(Tube Side)
(3) Pressure Drop and Heat Transfer coefficient Calculations(Annulus Side)
(3) LMTD Method
(4) -NTU Method
(5) 결과값

8. Print of Program

9. Epilogue

본문내용

1) 사관식 열교환기(submerged-pipe coil heat exchanger)
- 탱크 내부에 가열용 사관을 장비한 열 교환기로서 구조가 간단하고 가격도 저렴하므로 옛날부터 사용
- 소용량, 또는 부식성이 강한 유체를 다루는 경우의 냉각기 등에 종종 사용
- 그림에서 보이는 바와 같이 정밀가공의 필요가 없고 사관으로는 강관, 동관을 비롯하여 가공이 곤란한 도기, 자기, 유리, 고규소 주철, 흑연, 합성수지 등도 사용할 수 있는 이점이 있다.
- 관내 유체가 고압의 경우에 특히 편리하나 전열 면적을 외형치수에 비하여 크게 할 수 없는 결점
- 이 때문에 교환열량이 탱크 용량에 비하여 적은, 상시 일정 온도를 유지하고자 하는 저장 탱크 등에 흔히 사용
- 관 형상과 배열은 그림과 같으며 탱크의 형상에 맞추어 원통 탱크에는 코일 관을 주로 이용하고 각형 탱크에는 관 헤더(tube header)를 이용한 평행 관 배열이 사용된다.
사관식 열 교환기
사관식 열 교환기의 전열관 형상




2) 개방 액막식 열 교환기(open-type heat exchanger)
- 주로 냉각용으로 사용되며 그림과 같이 냉각해야 될 유체를 통하는 관을 수평방향으로 배열하고 위로부터 물을 흐르게 하여 관내 유체를 냉각한다.
- 직관과 U자 밴드를 이용한 간단한 구조이고 여러단으로 겹쳐서 용량을 증가할 수 있으며 누설의 염려가 적고 또한 누설하면 즉시 알 수 있으므로 고압 부식성 유체의 냉각에 적합하다.
- 고도의 내식성이 요구되는 곳에는 자기제 관이나 흑연관이 사용된다.

3) 2중관식 열 교환기(double-pipe heat exchanger)
- 관을 두 겹으로 하여 내관 속을 흐르는 유체와 외관과 내관 사이를 흐르는 유체와의 사이에서 열교환을 시킨다.
- 내관을 통하는 고압 가스의 가열 및 냉각, 또는 부식성 유체의 열교환에 많이 사용된다. 구조도 비교적 간단하다.
- 적당한 유속의 역류형으로 하면 가장 높은 전열효율과 적은 압력손실을 얻을 수 있다. 소용량의 열교환기에 적당
- 2중관식 열교환기에서 주의할 사항은 외관측 유체가 글랜드 부분으로부터 누설할 염려가 있는 점이다. 이 때문에 냉각수와 같이 누설하여도 위험이 없는 유체 또는 저압 유체를 외관으로 통하고 고압유체는 내관을 통하도록 한다.

참고 자료

없음