열교환기 레포트
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- 목차
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1.열교환기의 원리
2.열교환기의 종류
3. 열교환기 선정 방법
4. 열교환기 열전달에 관한 실험 결과
5. 오차분석
6. LMTD(Log Mean Temperature Difference) Method
- 본문내용
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1.열교환기의 원리
열교환기란 온도가 높은 유체로부터 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치이다. 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 사용되며, 유체에 열을 주기 위해 사용되는 전열매체를 열매라고 하고 이와는 반대로 열을 뺏는 데 사용되는 것을 냉매라고 한다.
열교환기의 가장 기본이 되는 원리는 다음과 같다.
"열 교환이 이루어진 후 고온측 유체의 잃은 열량과 저온측 유체의 얻은 열량은 같다." 즉 Q(Kcal/hr) = m(Kg/hr) x C(Kcal/˚c.kg) x△T(˚c)이다.
그래서 이다.
여기서, Q(Kcal/hr) = 총 열량, Total heat capacity
m1,m2(Kg/hr) = 순환수량, Quantity of circulating water
C1,C2(Kcal/˚c.kg) = 비열, Specific heat(4˚c water = 1Kcal/˚c.kg)
△T1,△T2(˚c) = 입구측고 출구측의 온도차이,
Temperature different between inlet and outlet 이다.
2.열교환기의 종류
(1) 기학학적 형태에 따른 분류
1) 원통다관식 (Shell&Tube) 열교환기
가장 널리 사용되고 있는 열교환기로 폭넓은 범위의 열전달량을 얻을 수 있으므로 적용범위가 매우 넓고, 신뢰성과 효율이 높다.
2) 이중관식(Double Pipe Type) 열교환기
외관 속에 전열관을 동심원상태로 삽입하여 전열관내 및 외관동체의 환상부에 각각 유체를 흘려서 열교환 시키는 구조이다. 구조는 비교적 간단하며 가격도 싸고 전열면적을 증가시키기 위해 직렬 또는 병렬로 같은 치수의 것을 쉽게 연결 시킬수가 있다.
그러나 전열면적이 증대됨에 따라 다관식에 비해 전열면적당의 소요용적이 커지며 가격도 비싸게 되므로 전열면적이 20m2 이하의 것에 많이 사용된다. 이중관식열교환기에서는 내관 및 외관의 청소점검을 위해 그랜드 이음으로 전열관을 떼어낼 수 있는 구조로 하는 수가 많다. 이 같은 구조에서는 열팽창·진동 기타의 원인으로 이음부분에서 동측유체가 누설되는 수가 있으므로 동측유체는 냉각수와 같은 위험성이 없는 유체 혹은 저압유체를 흘린다.
U자형전열관과 관상동체 및 동체커버로 이루어지며 전열관은 온도에 의한 신축이 자유롭고 관내를 빼낼 수 있는 이중관헤어핀형 열교환기기 있다. 또 전열효과를 증가시키기 위해 전열관 외면에 핀(fin)을 부착시킨 것도 있다.
3) 평판형 (Plate Type)열교환기
유로 및 강도를 고려하여 요철(凹凸)형으로 프레스성형된 전열판을 포개서 교대로 각기 유체가 흐르게 한 구조의 열교환기이다. 전열판은 분해할 수 있으므로 청소가 완전히 되고 보존점검이 쉬울 뿐 아니라 전열판매수를 가감함으로써 용량을 조절할 수 있다. 전열면을 개방할 수 있는 형식의 것은 고무나 합성수지가스켓을 사용하고 있으므로 고온 또는 고압용으로서는 적당하지 않다. 액체와 액체와의 열교환에 많이 사용되며 한계사용압력 및 온도는 각각 약 5kg/cm2, 150℃이다. 주로 식품공정과 같이 자주 세척하여 청결을 유지할 필요가 있는 경우에 사용되며 아래와 같은 경우에는 적절하지 못하다.
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