[기계공학실험] 강제대류 교차유동열교환기 실험

강제대류 교차유동열교환기 실험

Cross flow exchanger

* 인천대학교 공과대학 자동차공학전공

1. 실험개요 및 목적

열전달[1]은 온도차에 의하여 일어나는 에너지의 이동으로 하나의 물질에서나 두 물질 사이에서 온도차가 존재하면 반드시 열전달이 일어난다.
열전달방식의 종류[1]는 정지하고 있는 고체나 유체의 매질 내에 온도구배가 존재할 때, 그 매질을 통하여 발생되는 열전달인 전도, 표면과 이와 다른 온도를 가지고 운동하고 있는 유체 사이에서 발생되는 열전달인 대류, 유한한 온도의모든 표면이 전자기파의 방식으로 에너지를 방출하면서 일어나는 복사가 있다.
교차유동 열교환기[2]는 그중 대류를 실험하는 장치로서 고체 벽에 의해 분리되는 채널을 서로 통과하는 두 유체사이에 열에너지를 전달을 파악하기 위한 장치이다.
실험을 통하여 표면적 차이에 따른 강제대류현상을 이해하고 열유속을 알아보며 열전달계수와 레이놀즈수의 관계, Nusselt Number와 레이놀즈수의 관계를 알아본다. 실험과 계산을 통하여 얻은 값과 Grimison correlation 식을 통하여 얻은 그래프와 비교하여 본다.

2. 실 험

2.1. 실험장치

Fig. 1와 같이 컨트롤 박스에서 전압을 설정할 수 있고 에어 덕트의 공간에 튜브를 설치할 수 있다. 기기 측면의 팬을 이용하여 대류를 강제로 조절할 수 있다. 실험에 따라 기기 정면의 액주계로 높이를 측정한다.

2.2. 실험방법

Fig. 1의 에어 덕트에 튜브를 설치하고 컨트롤 박스에서 전압을 설정한 후 팬의 세기에 따른 표면온도와 공기온도가 일정해지는 온도를 측정하며 액주계의 높이를 체크한다. 튜브의 위치 변경 시와 표면이 다른 튜브를 이용 시에 따라 다시 측정한다. 이때 finned 형과 smooth 형의 q를 일정히 하기 위해 열유속 방정식과 열전달율 식을 이용하여 전압을 재설정한다.

Fig. 1 Cross Flow Heat Exchanger

2.3. 실험관계식
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